一种基于基片集成波导技术的扫描天线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于基片集成波导技术的扫描天线，包括印制电路板（1）和过渡结构（4），其中印制电路板（1）的上下表面均覆有金属贴片（5）；以及在所述印制电路板（1）上打孔并将孔金属化形成第一和第二金属化通孔（6），由第一金属化通孔排列后在印制电路板（1）内部形成馈源天线（2），及在印制电路板（1）内部且相对于馈源天线（2）位置将第二金属化通孔（6）依次排列形成反射面（3）；所述过渡结构（4）的一端固定连接于印制电路板（1），且另一端向自由空间延伸。本发明专利技术将馈源天线以及反射面集成于同一片印制电路板上，使整个系统更加小型化，体积小巧而且制作成本低廉，且天线增益较高，能量较集中，性能较优越。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于基片集成波导技术的扫描天线，属于射频天线的

技术介绍
基于基片集成波导技术的扫描天线具有能量集中、波瓣宽度较窄、增益较高等特点，广泛应用于雷达和远程微波通信系统等领域。基片集成波导技术是近几年提出的一种可集成于介质基片中的具有低插损低辐射等特性的新的导波结构，它可以把整个毫米波系统制作在一个封装内，使毫米波系统小型化，且不需要任何事后调试工作，非常适合微波毫米波系统的设计和大批量生产。目前，现有的扫描天线通常具有制造价格昂贵、天线增益较低、能量较分散等缺点，在空间平面内扫描的范围存在局限。
技术实现思路
。本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种基于基片集成波导技术的扫描天线，解决现有的扫描天线增益较低、能量较分散，及在空间平面内扫描的范围存在局限的问题。本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：一种基于基片集成波导技术的扫描天线，包括印制电路板和过渡结构，其中印制电路板的上下表面均覆有金属贴片；以及在所述印制电路板上打孔并将孔金属化形成第一金属化通孔和第二金属化通孔，由第一金属化通孔排列后在印制电路板内部形成馈源天线，及在印制电路板内部且相对于馈源天线的位置将第二金属化通孔依次排列形成用于波束反射的反射面；所述过渡结构的一端固定连接于印制电路板，且过渡结构的另一端向自由空间延伸。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述馈源天线的相位中心位于反射面的主焦点上。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述馈源天线采用矩形喇叭天线。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述矩形喇叭天线包括顶面、底面和两个侧面，其中顶面和底面分别与印制电路板上下表面的金属贴片贴合，及所述两个侧面均由第一金属化通孔排列形成。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述第二金属化通孔沿曲线依次排列形成抛物反射面。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述过渡结构采用张角型过渡结构。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述过渡结构由金属薄片构成。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述金属薄片至少为两个。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述金属贴片为铜片。本专利技术采用上述技术方案，能产生如下技术效果：1、本专利技术所提供的基于基片集成波导技术的扫描天线，结构简单、便于加工制作，成本低廉，该天线将馈源天线以及反射面集成于同一片印制电路板上，不但使整个系统更加小型化，体积小巧而且制作成本低廉，极大地降低了成本。并且本专利技术的天线增益较高，能量较集中，性能较优越。2、本专利技术所采用的过渡结构从印制电路板的一侧逐渐向自由空间展开，可以使得电磁波从印制电路板传输到自由空间时可以平滑过渡而反射较小。附图说明图1为本专利技术基于基片集成波导技术的扫描天线的立体图。图2为本专利技术基于基片集成波导技术的扫描天线的俯视图。图3为本专利技术基于基片集成波导技术的扫描天线的左视图。图4为本专利技术基于基片集成波导技术的扫描天线的主视图。图5是本专利技术利用HFSS软件计算的天线回波损耗特性示意图。图6是本专利技术利用HFSS软件计算的天线增益曲线示意图。图7是本专利技术利用HFSS软件计算的天线的H面方向图。图8是本专利技术利用HFSS软件计算的天线的E面方向图。其中附图标记解释：1-印制电路板，2-馈源天线，3-反射面，4-过渡结构，5-金属贴片，6-第二金属化通孔。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术的实施方式进行描述。如图1至图4所示，本专利技术设计了一种基于基片集成波导技术的扫描天线，包括印制电路板1和过渡结构4，其中印制电路板1的上下表面均覆有金属贴片5；以及在所述印制电路板1上打孔并将孔金属化形成第一金属化通孔和第二金属化通孔6，由第一金属化通孔排列后在印制电路板1内部形成馈源天线2，及在印制电路板1内部且相对于馈源天线2的位置将第二金属化通孔6依次排列形成用于波束反射的反射面3；所述过渡结构4的一端固定连接于印制电路板1，且过渡结构4的另一端向自由空间延伸。由此，该天线将馈源天线2以及反射面3集成于同一片印制电路板1上，不但使整个系统更加小型化，体积小巧而且制作成本低廉。其中，本实施例采用相对介电常数为2.2，厚度为2mm的印制电路板作为介质基片，也可以采用其他规格的印制电路板作为介质基片，本专利技术不对其进行限定。并且，本专利技术的天线所采用的金属贴片5优选为铜片。优选地，本实施例中所述馈源天线2的相位中心位于反射面3的主焦点上，如图2所示的俯视图中，馈源天线2的相位中心位于反射面3的主焦点上，由此使得馈源天线2和反射面3可以正对地相对设置，可以使得波束在正对的反射面3上有效反射，提高反射效果。对于本实施例中，所述馈源天线2可以采用矩形喇叭天线，利用矩形喇叭天线可以增强辐射作用，其是通过在印制电路板上打孔并将孔金属化形成金属化通孔而与印制电路板1一体成型，但本专利技术不限于该种结构的天线，其他结构的天线同样适用于本专利技术中。具体地，所述矩形喇叭天线结构可以包括顶面、底面和两个侧面，其中顶面和底面分别与印制电路板1上下表面的金属贴片5贴合，与印制电路板1上下表面的金属贴片5融为一体，及所述两个侧面由第一金属化通孔排列形成。本专利技术中，优选地，所述反射面3位于印制电路板1内部时，使得反射面3位于印制电路板1内部利用尽可能小的印制电路板来接收馈源天线2辐射出的绝大部分能量。以及，所述第二金属化通孔6还可以沿曲线依次排列形成抛物反射面，如图1和2所示，使得反射面在印制电路板1中呈抛物反射面，利用抛物反射面可以更宽泛地接收到反射光束，但本专利技术不限于该种结构的抛物反射面，其他结构的反射面同样适用于本专利技术中。本专利技术的天线中，所述过渡结构4优选采用张角型过渡结构，如图1和图3、图4所示，过渡结构从印制电路板1的一侧逐渐向自由空间展开，可以使得电磁波从印制电路板1传输到自由空间时可以平滑过渡而反射较小。进一步地，所述过渡结构4可以由金属薄片构成，以及所述金属薄片至少为两个，本实施例中所采用的结构为两个金属薄片构成，两个金属薄片呈非平行且相对向内设置，使得其之间形成张角型空间，但本专利技术不限于该种方式，本专利技术不对其进行限定。本专利技术的扫描天线的工作原理是：在基于基片集成波导技术的扫描天线中，用探针为矩形喇叭天线进行馈电，由矩形喇叭天线辐射的球面波经过反射面反射以后在整个天线口径面上形成了相位相同的平面波，最后通过金属印制板一侧的过渡结构平滑地过渡到自由空间。如图5所示，给出了本专利技术基于基片集成波导技术的扫描天线的印制电路板按照相对介电常数为2.2、厚度为2mm设计时，利用HFSS软件计算的天线回波损耗特性示意图。由图3可知，天线的-10dB阻抗带宽约为2.22%，即36.06至36.87GHz。如图6所示，给出了本专利技术基于基片集成波导技术的扫描天线在35至37.5GHZ增益变化曲线示意图，从图中可以看出该天线增益基本在23.8dB以上。如图7所示，给出了本专利技术基于基片集成波导技术的扫描天线的H面方向图。由图7可知，天线在水平面内具有较窄的波束宽度。如图8所示，给出了本专利技术基于基片集成波导技术的扫描天线的E面方向图。由图8可知，天线在垂直面内具有较宽的波束宽度，可以实现垂直面较好的覆盖。综合对比图7和图8，可看出本专利技术的扫描天线的增益较高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于基片集成波导技术的扫描天线，其特征在于，包括印制电路板（1）和过渡结构（4），其中印制电路板（1）的上下表面均覆有金属贴片（5）；以及在所述印制电路板（1）上打孔并将孔金属化形成第一金属化通孔和第二金属化通孔（6），由第一金属化通孔排列后在印制电路板（1）内部形成馈源天线（2），及在印制电路板（1）内部且相对于馈源天线（2）的位置将第二金属化通孔（6）依次排列形成用于波束反射的反射面（3）；所述过渡结构（4）的一端固定连接于印制电路板（1），且过渡结构（4）的另一端向自由空间延伸。

【技术特征摘要】
1.一种基于基片集成波导技术的扫描天线，其特征在于，包括印制电路板（1）和过渡结构（4），其中印制电路板（1）的上下表面均覆有金属贴片（5）；以及在所述印制电路板（1）上打孔并将孔金属化形成第一金属化通孔和第二金属化通孔（6），由第一金属化通孔排列后在印制电路板（1）内部形成馈源天线（2），及在印制电路板（1）内部且相对于馈源天线（2）的位置将第二金属化通孔（6）依次排列形成用于波束反射的反射面（3）；所述过渡结构（4）的一端固定连接于印制电路板（1），且过渡结构（4）的另一端向自由空间延伸。2.根据权利要求1所述基于基片集成波导技术的扫描天线，其特征在于：所述馈源天线（2）的相位中心位于反射面（3）的主焦点上。3.根据权利要求1所述基于基片集成波导技术的扫描天线，其特征在于：所述馈源天线（2）采用矩形喇叭天线。...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓东，施玲玲，金秀华，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32