一种多频段背腔式半模基片集成波导弯折缝隙天线制造技术

本发明专利技术公开了一种多频段背腔式半模基片集成波导弯折缝隙天线，包括宽度渐变的馈电微带线和背腔式半模基片集成波导，背腔式半模基片集成波导设两排正交的金属化通孔，背腔式半模基片集成波导的谐振腔内设置，1个“几”字形缝隙，或偶数个相连并左右对称的“几”字形缝隙，开口方向垂直于所述介质基片的长边。本发明专利技术的有益效果为：采用弯折缝隙起到改变天线电流和场分布，从而改善天线的阻抗匹配的作用，尤其是低频段的阻抗匹配；通过改变弯折个数来改变天线的工作频率；采用采用两排金属化通孔采用两排金属化通孔和介质基片上下表面的金属层代替背腔式天线中大的金属腔，减小了天线的尺寸。

A multi band cavity backed half mode substrate integrated waveguide bent slot antenna

The invention discloses a multi band cavity type half mode substrate integrated waveguide slot antenna, including feed microstrip width gradient and back cavity type half mode substrate integrated waveguide, back cavity type half mode substrate integrated waveguide with two rows of orthogonal metal through holes, back cavity mold half the substrate integrated waveguide cavity is set, 1 zigzag slot, or even a connected and symmetrical zigzag slot, long edge perpendicular to the opening direction of the substrate. The invention has the advantages that the slot antenna to change the current and field distribution, so as to improve the impedance matching of the antenna effect, especially the low frequency impedance matching; by changing the operating frequency of the antenna is changed to a bending; by using two rows of metal through holes with two rows of metal through holes and on the substrate with metal layer surface instead of the back cavity in metal antenna, reduces the size of the antenna.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信
中多频段背腔式半模基片集成波导缝隙天线，特别是工作在微波频段的多频段背腔式半模基片集成波导弯折缝隙天线。
技术介绍
随着无线通信的快速发展,一个通信系统中常常集成了多个通信标准，通信设备往往需要支持多频段工作。为了减少电磁干扰、降低成本，在系统中采用支持多频段的天线是有必要的。近年来，出现了多种实现多频段天线的方法,如，变形的平面单极天线,改进的平面倒F（PIFA）天线,和其它采用各种各样缝隙形式的平面缝隙天线。在这些天线中，大部分是属于双向或全向辐射天线。当双向或全向辐射天线需要安装在某个金属平台上时，金属平台会改变天线辐射特性，向着平台的辐射可能影响系统其它电路的性能，带来严重的电磁兼容问题。背腔式天线是一种采用金属腔或金属平面来抑制某一个方向的辐射、以实现单向辐射的天线。基于常规金属腔的背腔式天线剖面高度偏大，不能满足某些应用领域的要求。半模基片集成波导是在基片集成波导(SIW)基础上提出的一种小型化结构，与基片集成波导相比，它能减少将近一半的尺寸而不恶化基片集成波导的性能。它的传播特性与矩形金属波导类似，所以由其构成的毫米波和亚毫米波部件及子系统具有高Q值、高功率容量、易和平面电路集成等优点。半模基片集成波导由介质基片正反面的金属贴片和基片一侧的金属化通孔阵列构成，金属化通孔和覆于介质基片正反面的金属贴片连通。为了消除向后辐射，基片集成波导(SIW)和半模基片集成波导(HMSIW)技术被应用于背腔式天线设计,从而获得高性能的定向辐射天线。从目前国内外公开文献来看，这些基于半模基片集成波导技术的背腔式天线多数属于单频段天线。
技术实现思路
本专利技术要实现的专利技术目的是：提供一种尺寸较小，能够改善阻抗匹配，并能够放置在金属平台上使用的多频段缝隙天线。为解决上述技术问题，本专利技术的一种多频段背腔式半模基片集成波导弯折缝隙天线，包括宽度渐变的馈电微带线和背腔式半模基片集成波导，所述背腔式半模基片集成波导由矩形的介质基片、第一金属层和第二金属层组成，在所述介质基片及其表面的两金属层贯穿设置金属化通孔，所述金属化通孔包括相互垂直的第一列金属化通孔和第二列金属化通孔，所述两列金属化通孔分别沿所述第一金属层的两条边的边缘分布并围成一个半包围结构，所述半包围结构构成谐振腔，所述馈电微带线位于谐振腔开口的侧边，并与第一金属层相连，所述第一金属层上设弯折缝隙，所述弯折缝隙位于谐振腔内，为1个“几”字形缝隙，或偶数个依次连接并轴对称的“几”字形缝隙，“几”字形缝隙开口方向垂直于所述介质基片的长边。本专利技术的工作原理为：本专利技术中，天线的谐振频率由半模基片集成波导谐振腔的尺寸和缝隙的总长度、位置等共同决定——半模基片集成波导谐振腔的尺寸越小，天线频率越高；通过改变几”字形缝隙的个数可改变缝隙的总长度，从而改变天线的工作频率，几”字形缝隙的个数越多缝隙的总长度越长，天线频率越低，反之，频率越高；本专利技术采用弯折缝隙起到改变天线电流和场分布，从而改善天线的阻抗匹配的作用，尤其是低频段的阻抗匹配；本专利技术采用两排金属化通孔和介质基片上下表面的金属层代替背腔式天线中大的金属腔，金属化通孔阵列相当于金属壁，减小了天线的尺寸。所述偶数个“几”字形缝隙中间的两个“几”字形缝隙通过一直缝隙相连。作为本专利技术的一种改进，所述弯折缝隙的宽度大于等于1/8小于等于7/8的第一金属层的宽度。这种改进可以满足不同情况下对天线不同谐振频率的要求，实现能量更好地通过缝隙向外辐射、调节谐振频率的需求。本专利技术相对于现有技术的有益效果为：（1）采用弯折缝隙起到改变天线电流和场分布，从而改善天线的阻抗匹配的作用，尤其是低频段的阻抗匹配；（2）通过改变“几”字形缝隙的个数改变天线的工作频率；（3）采用两排金属化通孔和介质基片上下表面的金属层代替背腔式天线中大的金属腔，减小了天线的尺寸；（4）通过改进弯折缝隙的尺寸，实现满足不同情况下对天线不同谐振频率的要求，实现能量更好地通过缝隙向外辐射、调节谐振频率的需求。附图说明图1为本专利技术一种多频段背腔式半模基片集成波导弯折缝隙天线的结构示意图。图2为本专利技术一种多频段背腔式半模基片集成波导弯折缝隙天线的剖视示意图。图3为本专利技术的多频段背腔式半模基片集成波导弯折缝隙天线对比无缝隙和直缝隙时的反射系数S11随频率变化仿真图。图4和图5为本专利技术的弯折缝隙长度和宽度变化时天线的反射系数S11随频率变化图。图6为天线S11参数的测试结果。图7为本专利技术一种多频段背腔式半模基片集成波导弯折缝隙天线在5.7GHz频段的归一化辐射方向图。图8为本专利技术一种多频段背腔式半模基片集成波导弯折缝隙天线在10.7GHz频段的归一化辐射方向图。图9为本专利技术一种多频段背腔式半模基片集成波导弯折缝隙天线在11.9GHz频段的归一化辐射方向图。图10为本专利技术一种多频段背腔式半模基片集成波导弯折缝隙天线在12.5GHz频段的归一化辐射方向图。图11为本专利技术一种多频段背腔式半模基片集成波导弯折缝隙天线在13.1GHz频段的归一化辐射方向图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式做进一步描述。应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。图1和图2示出了本专利技术一种多频段背腔式半模基片集成波导弯折缝隙天线的一种具体实施方式。本专利技术的一种多频段背腔式半模基片集成波导弯折缝隙天线，包括宽度渐变的馈电微带线7和背腔式半模基片集成波导，所述背腔式半模基片集成波导由矩形的介质基片3、第一金属层4和第二金属层5组成，在所述介质基片3及其表面的两金属层贯穿设置金属化通孔，所述金属化通孔包括相互垂直的第一列金属化通孔1和第二列金属化通孔2，所述两列金属化通孔分别沿所述第一金属层4的两条边的边缘分布并围成一个半包围结构，所述半包围结构构成谐振腔，所述馈电微带线7位于谐振腔开口的侧边，并与第一金属层4相连，所述第一金属层4上设弯折缝隙6，所述弯折缝隙6位于谐振腔内，为4个依次连接并轴对称的“几”字形缝隙，“几”字形缝隙开口方向垂直于所述介质基片3的长边，中间的2个通过一直缝隙相连，所述弯折缝隙6的宽度大于等于1/8小于等于7/8的第一金属层4的宽度。“几”字形缝隙的数量并不局限于4个，1个或偶数个“几”字形缝隙均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多频段背腔式半模基片集成波导弯折缝隙天线，包括宽度渐变的馈电微带线（7）和背腔式半模基片集成波导，所述背腔式半模基片集成波导由矩形的介质基片（3）、第一金属层（4）和第二金属层（5）组成，在所述介质基片（3）及其表面的两金属层贯穿设置金属化通孔，其特征在于：所述金属化通孔包括相互垂直的第一列金属化通孔（1）和第二列金属化通孔（2），所述两列金属化通孔分别沿所述第一金属层（4）的两条边的边缘分布并围成一个半包围结构，所述半包围结构构成谐振腔，所述馈电微带线（7）位于谐振腔开口的侧边，并与第一金属层（4）相连，所述第一金属层（4）上设弯折缝隙（6），所述弯折缝隙（6）位于谐振腔内，为1个“几”字形缝隙，或偶数个依次连接并轴对称的“几”字形缝隙，“几”字形缝隙开口方向垂直于所述介质基片（3）的长边。

【技术特征摘要】
1.一种多频段背腔式半模基片集成波导弯折缝隙天线，包括宽度渐变的馈电
微带线（7）和背腔式半模基片集成波导，所述背腔式半模基片集成波导由矩形
的介质基片（3）、第一金属层（4）和第二金属层（5）组成，在所述介质基片
（3）及其表面的两金属层贯穿设置金属化通孔，其特征在于：所述金属化通孔
包括相互垂直的第一列金属化通孔（1）和第二列金属化通孔（2），所述两列金
属化通孔分别沿所述第一金属层（4）的两条边的边缘分布并围成一个半包围结
构，所述半包围结构构成谐振腔，所述馈电微带线（7）位于谐振腔开口的侧边，
并与第一金属层（4）相连，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭立容，刘豫东，张照锋，王抗美，
申请(专利权)人：南京信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32