一种基片集成波导宽带角锥喇叭天线及其设计方法技术

技术编号:15224582 阅读:160 留言:0更新日期:2017-04-27 02:51
本发明专利技术属于微波无源器件领域,具体为一种基片集成波导宽带角锥喇叭天线及其设计方法。由于角锥喇叭口的阻抗计算复杂且与基片集成波导阻抗相差较大,本发明专利技术通过采用二次函数曲线切刮掉SIW角锥喇叭天线H面上的铜层,从而实现回波损耗的降低。本发明专利技术相比现有SIW角锥喇叭天线,实现了更低的回波损耗。可应用于X波段,其回波损耗大于16dB。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微波无源器件领域,涉及微波集成技术,具体为一种基片集成波导宽带角锥喇叭天线及其设计方法
技术介绍
众所周知,矩形波导与一般传输线相比有许多优点,但其立体结构很难在平面结构中应用。近年来有学者提出基片集成波导(SIW)的概念,使得这种困难迎刃而解。这种新型波导由加工在介质基片上的两排金属通孔和介质基片构成,保留了传统矩形波导的很多优点,如高功率容量和高Q值等,同时基片集成波导又兼具微带传输线的一些优点,如:低剖面,体积小,重量轻,价格低、易于与其他平面电路集成等。因此基片集成波导成为一种很好的设计平台,在微波毫米波有源及无源器件的设计中获得广泛应用。SIW角锥喇叭天线,作为矩形波导角锥天线和SIW的结合具有很多优点,包括SIW角锥部分与SIW传输线部分,但是现有技术的发展对于其低回波损耗需求愈演愈烈。
技术实现思路
为解决SIW角锥喇叭天线的低回波损耗需求。本专利技术提供了一种基片集成波导宽带角锥喇叭天线及其设计方法,通过刮掉角锥喇叭天线H面上的铜层,实现回波损耗降低。具体技术方案如下:一种基片集成波导宽带角锥喇叭天线的设计方法,其具体步骤如下:步骤1、在SIW角锥喇叭天线上建立相对坐标系:以SIW角锥部分与SIW传输线部分连接边为y轴,其中点为坐标原点,择同侧H面口径边中点与坐标原点的连线为x轴建立相对坐标系。步骤2、以二次函数y=160*x*x在步骤1坐标系中作曲线,然后将该曲线沿x轴平移,平移距离D为2-17mm,15≤x≤20mm。步骤3、再将该曲线沿x轴在H面对称做曲线。步骤4、将最终得到的曲线靠近H面喇叭口一侧区域内的金属层刮掉,另一个H面做同样的操作。一种基片集成波导宽带角锥喇叭天线,采用上述方法设计制备,应用于X波段,其回波损耗大于16dB。由于角锥喇叭口的阻抗计算复杂且与基片集成波导阻抗相差较大,本专利技术通过刮掉H面喇叭口上的部分铜层来减小与基片集成波导的阻抗差,从而实现小的回波损耗;采用的是二次函数曲线切刮铜层。综上所述,本专利技术相比现有SIW角锥喇叭天线,实现了更低的回波损耗。附图说明图1现有SIW角锥喇叭天线结构坐标系示意图;图2实施例SIW角锥喇叭天线结构坐标系示意图;图3角锥喇叭天线S11参数曲线图;图4角锥喇叭天线方向增益图;图5角锥喇叭天线Smith圆图;图6实施例的角锥喇叭天线S11参数曲线图;图7实施例的角锥喇叭天线方向增益图;图8实施例的角锥喇叭天线Smith圆图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步的详细说明。SIW角锥喇叭天线,具体参数为w1=10.24mm,L1=7.5mm,d=0.8mm,p=1.5mm,w2=18mm,h2=30mm,l2=20mm,w1为SIW传输线宽边,L1为SIW传输线长度,d为通孔半径,p为通孔间距,基板厚度为1mm,铜层厚度为0.0175mm,w2为角锥喇叭口宽边,h2为角锥喇叭口窄边,l2为角锥喇叭长度。在HFSS中建模仿真得到在8.5GHz-12GHz内回波损耗大于13dB。在HFSS中建模,在SIW角锥喇叭天线上建立相对坐标系,以二次函数为y=160*x*x,15≤x≤20mm做曲线,再沿x轴平移,取D=4.5mm,然后再将该曲线沿x轴在H面对称做曲线。最后将最终得到的曲线靠近H面喇叭口一侧区域内的金属层刮掉,另一个H面做同样的操作。仿真得到结果与原角锥喇叭口天线相比较可以看出,回波损耗减小。得到的角锥喇叭天线在8.5GHz到12GHz内回波损耗大于16dB,与传统角锥喇叭相比,回波损耗降低。介质基板采用PolyflonCuFlon基板,介电常数为2.1,损耗正切为0.00045,基板厚度为1mm,上下两面均覆有铜层,覆铜厚度为0.0175mm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基片集成波导宽带角锥喇叭天线的设计方法,其具体步骤如下:步骤1、在SIW角锥喇叭天线上建立相对坐标系:以SIW角锥部分与SIW传输线部分连接边为y轴,其中点为坐标原点,择同侧H面口径边中点与坐标原点的连线为x轴建立相对坐标系;步骤2、以二次函数y=160*x*x在步骤1坐标系中作曲线,然后将该曲线沿x轴平移,平移距离D为2‑17mm,15≤x≤20mm;步骤3、再将该曲线沿x轴在H面对称做曲线;步骤4、将最终得到的曲线靠近H面喇叭口一侧区域内的金属层刮掉,另一个H面做同样的操作。

【技术特征摘要】
1.一种基片集成波导宽带角锥喇叭天线的设计方法,其具体步骤如下:步骤1、在SIW角锥喇叭天线上建立相对坐标系:以SIW角锥部分与SIW传输线部分连接边为y轴,其中点为坐标原点,择同侧H面口径边中点与坐标原点的连线为x轴建立相对坐标系;步骤2、以二次函数y=160*x*x在步骤1坐标系中作曲线,然后将该曲线沿x轴平移,平移距离D...

【专利技术属性】
技术研发人员:汪晓光肖阳李丽华方健成田伟成张开宁
申请(专利权)人:电子科技大学
类型:发明
国别省市:四川;51

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