基于介质集成波导的宽带背腔缝隙天线制造技术

基于介质集成波导的宽带背腔缝隙天线，涉及背腔缝隙天线领域，为了解决现有金属背腔缝隙天线的剖面太高，难以小型化，难以集成，增加了加工难度的问题。介质层的上下表面分别紧贴上层金属层和中层金属层，多个金属化通孔的一端均穿过中层金属层和介质层与上层金属层接触，多个金属化通孔的另一端均由介质层向下延伸至与下层金属层接触，带状线水平设置在介质层的中间层，带状线的窄边与介质层的一条边平齐；上层金属层的中心设有圆形缝隙，由圆形缝隙向两侧对称式延伸出两个矩形的缺口；中层金属层的结构与上层金属层的结构相同；多个金属化通孔形成圆形，圆心位于上层金属层的中心。本法的天线小型化、易集成。

【技术实现步骤摘要】
基于介质集成波导的宽带背腔缝隙天线
本专利技术涉及背腔缝隙天线领域。
技术介绍
金属背腔缝隙天线具有较宽的阻抗带宽和较高的增益特性，但是具有以下几个缺点：剖面太高，小型化问题难以解决；难集成，增加了加工难度。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有金属背腔缝隙天线的剖面太高，难以小型化，难以集成，增加了加工难度的问题，从而提供基于介质集成波导的宽带背腔缝隙天线。本专利技术所述的基于介质集成波导的宽带背腔缝隙天线，包括上层金属层1、介质层2、中层金属层3、带状线4、多个金属化通孔5和下层金属层6；介质层2的上下表面分别紧贴上层金属层1和中层金属层3，多个金属化通孔5的一端均穿过中层金属层3和介质层2与上层金属层1接触，多个金属化通孔5的另一端均由介质层2向下延伸至与下层金属层6接触，带状线4水平设置在介质层2的中间层，带状线4的窄边与介质层2的一条边平齐；上层金属层1的中心设有圆形缝隙，由圆形缝隙向两侧对称式延伸出两个矩形的缺口；中层金属层3的结构与上层金属层1的结构相同；多个金属化通孔5形成圆形，圆心位于上层金属层1的中心。优选的是，天线为矩形，矩形的长度l为6mm，宽度w为5.5mm。优选的是，圆形缝隙的半径r为2.1，矩形缺口的长度m为1.9mm，2个矩形缺口与圆形缝隙的总长度d为4.8mm，多个金属化通孔5形成的圆形的内径R为2.75mm，金属化通孔5的直径为0.1mm，相邻金属化通孔5的中心距为0.48mm。优选的是，带状线4的长度L1为2.1mm，宽度W1为0.78mm。优选的是，介质层2的介电常数为2.2，厚度h为1.016mm。优选的是，中层金属层3和下层金属层6的距离Ch为0.787mm。本专利技术的整个天线性能良好，能够满足宽带的设计要求。引入介质集成波导(SubstrateIntegratedWaveguide,SIW)的结构后，整个天线剖面高度降低，而且天线性能没有发生明显改变，天线尺寸更小，利用的过孔工艺带代替金属壁，易于集成加工。满足了天线的小型化、易集成的设计要求。附图说明图1是基于介质集成波导的宽带背腔缝隙天线的俯视图；图2是由侧方看去的基于介质集成波导的宽带背腔缝隙天线的结构示意图；图3是回波损耗曲线图；图4是增益变化曲线图；图5是33GHz下的辐射方向图，图6是35GHz下的辐射方向图，图7是37GHz下的辐射方向图，具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。基于介质集成波导的宽带背腔缝隙天线，包括上层金属层1、介质层2、中层金属层3、带状线4、多个金属化通孔5和下层金属层6；介质层2的上下表面分别紧贴上层金属层1和中层金属层3，多个金属化通孔5的一端均穿过中层金属层3和介质层2与上层金属层1接触，多个金属化通孔5的另一端均由介质层2向下延伸至与下层金属层6接触，带状线4水平设置在介质层2的中间层，带状线4的窄边与介质层2的一条边平齐；上层金属层1的中心设有圆形缝隙，由圆形缝隙向两侧对称式延伸出两个矩形的缺口；中层金属层3的结构与上层金属层1的结构相同；多个金属化通孔5形成圆形，圆心位于上层金属层1的中心。天线的整体结构为矩形，矩形的长度l为6mm，宽度w为5.5mm。圆形缝隙的半径r为2.1，矩形缺口的长度m为1.9mm，2个矩形缺口与圆形缝隙的总长度d为4.8mm，多个金属化通孔5形成的圆形的内径R为2.75mm，金属化通孔5的直径为0.1mm，相邻金属化通孔5的中心距为0.48mm。带状线4的长度L1为2.1mm，宽度W1为0.78mm。采取Rogers5880的介质，介质层2的介电常数为2.2，损耗角正切为0.0009，厚度h为1.016mm。中层金属层3和下层金属层6的距离Ch为0.787mm。本实施例为了解决前后缝隙边缘的相位差问题，在圆形缝隙左右两侧各加一个缺口，延长前后的电流路径。天线由带状线4侧馈，由金属化通孔5围成圆，构成圆柱形金属背腔。本实施例的基于介质集成波导的宽带背腔缝隙天线的回波损耗和增益曲线如图3和4所示。从仿真结果可以看出，-10dB以下的阻抗带宽范围为30.9GHz-42GHz，相对带宽为30.5％，已经达到了宽带的标准，而且在中心频率35GHz处的谐振深度达到了近-45dB，表明天线的匹配效果十分良好；同时带内平均增益达到5.72dB，35GHz附近增益达到了最高值6.75dB，此时的天线增益依然比空气腔体时得到的增益略低。选取三个频点的辐射方向图如图5至7所示(为所选取的点与Z轴形成的面，该面与XOZ面的夹角)，与介质加载的宽带背腔缝隙天线(CavityBackSlotAntenna,CBSA)天线相比，两个面的方向图没有显著的差异，基本一致，都依然朝着天线法向量方向辐射，而且三个频点的方向图变化差异基本不大。因此，整个天线单元性能良好，能够满足本专利技术宽带的设计要求。引入SIW的结构后，整个天线剖面高度由现有的金属腔体高度2.3mm降低到了金属化通孔1.8mm，相对剖面高度减小21.7％，而且天线性能没有发生明显改变。天线尺寸更小，利用简单的过孔工艺带代替金属壁，易于集成加工。满足天线的小型化、易集成的设计要求。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于介质集成波导的宽带背腔缝隙天线，其特征在于，包括上层金属层(1)、介质层(2)、中层金属层(3)、带状线(4)、多个金属化通孔(5)和下层金属层(6)；介质层(2)的上下表面分别紧贴上层金属层(1)和中层金属层(3)，多个金属化通孔(5)的一端均穿过中层金属层(3)和介质层(2)与上层金属层(1)接触，多个金属化通孔(5)的另一端均由介质层(2)向下延伸至与下层金属层(6)接触，带状线(4)水平设置在介质层(2)的中间层，带状线(4)的窄边与介质层(2)的一条边平齐；上层金属层(1)的中心设有圆形缝隙，由圆形缝隙向两侧对称式延伸出两个矩形的缺口；中层金属层(3)的结构与上层金属层(1)的结构相同；多个金属化通孔(5)形成圆形，圆心位于上层金属层(1)的中心。

【技术特征摘要】
1.基于介质集成波导的宽带背腔缝隙天线，其特征在于，包括上层金属层(1)、介质层(2)、中层金属层(3)、带状线(4)、多个金属化通孔(5)和下层金属层(6)；介质层(2)的上下表面分别紧贴上层金属层(1)和中层金属层(3)，多个金属化通孔(5)的一端均穿过中层金属层(3)和介质层(2)与上层金属层(1)接触，多个金属化通孔(5)的另一端均由介质层(2)向下延伸至与下层金属层(6)接触，带状线(4)水平设置在介质层(2)的中间层，带状线(4)的窄边与介质层(2)的一条边平齐；上层金属层(1)的中心设有圆形缝隙，由圆形缝隙向两侧对称式延伸出两个矩形的缺口；中层金属层(3)的结构与上层金属层(1)的结构相同；多个金属化通孔(5)形成圆形，圆心位于上层金属层(1)的中心。2.根据权利要求1所述的基于介质集成波导的宽带背腔缝隙天线，其特征在于，天线为矩形...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅佳辉，张志一，梁博秋，赵宇霖，陈晚，吕博，王哲飞，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23