集成基片间隙波导波束扫描漏波天线制造技术

本发明专利技术公开了一种集成基片间隙波导波束扫描漏波天线，采用四块介质板构成集成基片间隙波导漏波天线；ISGW由三层介质板构成：有电磁带隙的底层介质板，中间层介质板以及有金属覆层的上层介质板。在ISGW的上层介质板的金属层上蚀刻了2×N(N为正整数)个

Integrated substrate gap waveguide beam scanning leaky wave antenna

【技术实现步骤摘要】
集成基片间隙波导波束扫描漏波天线
本专利技术涉及无线通信天线领域，尤其是一种基于PCB的集成基片间隙波导(ISGW)波束扫描漏波天线结构。
技术介绍
漏波天线由于其具有良好的方向性、高增益、成本低等优点，并在空间中可以实现频率扫描的特点被广泛应用在高分辨雷达，导航天线、飞行器表面的共形天线等多个不同的场景中。截止到现在，工作在毫米波波段的漏波天线已有诸多的研究。这些天线可大致分为微带漏波天线、基片集成波导(SIW)漏波天线，基于复合左右手材料(CLRH)的漏波天线以及间隙波导(GW)漏波天线。但是，对于工作在毫米波波段的天线来说，传统的漏波天线存在一些问题，比如纯金属的结构在毫米波段难以制造，基片集成波导(SIW)的电磁屏蔽性能不强，间隙波导(GW)性能的不稳定等。此外，在信息大爆炸的现代社会，随着无线通讯技术的迅猛发展，各类移动终端对无线信号的覆盖范围和无线信号的传输速率的要求越来越高，而可以用的频谱资源却越来越少，同时5G技术的提出也对通信设备提出了更严格的要求。漏波天线具有扫频特性、良好的方向性和易于和馈电网络集成的特点，能够有效的增加无线信号的覆盖范围，并提高频率空间的复用率，在毫米波通信系统中有着广泛的研究潜力。近年来，集成基片间隙波导(ISGW)传输线被提出，该传输线基于多层PCB介质板来实现,分为带脊的集成基片间隙波导(ISGW)和微带型集成基片间隙波导(ISGW)两种结构。带脊的ISGW一般由两层PCB介质板构成，上层PCB介质板外侧表面全敷铜构成理想电导体(PEC)，下层PCB介质板上印刷有微带线，微带线上带有一系列金属化过孔与下方金属地相连形成一种类似脊的的结构，微带线两侧是周期性的蘑菇结构以形成理想磁导体(PMC)。由于PEC与PMC间形成EBG，电磁波(准TEM波)只能沿着微带线传播。但是，由于带脊的集成基片间隙波导(ISGW)中，微带脊与蘑菇结构处于同一层PCB板上，所以其微带脊会受到蘑菇结构的制约而不方便走线影响整个结构的布局，在实际应用中存在局限性。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种集成基片间隙波导波束扫描漏波天线，以解决现有漏波天线结构复杂、电磁屏蔽性能不强、增益较低的缺点。本专利技术采用的技术方案如下：一种集成基片间隙波导波束扫描漏波天线，包括顶层介质板、上层介质板和下层介质板，上层介质板和下层介质板间存在间隙；其中：顶层介质板作为天线的辐射单元，用于提高天线增益；上层介质板的上表面设置有第一敷铜层；第一敷铜层上开设有N个缝隙单元，N为正整数，每个缝隙单元均包括两个形金属缝隙；上层介质板的下表面设置有馈电微带线，馈电微带线贯穿整个上层介质板；每对缝隙单元的两个形金属缝隙均排布在馈电微带线两侧；馈电微带线两端的端口中，一端用于连接激励源，另一端用于连接匹配负载；下层介质板的下表面设置有第二敷铜层，下层介质板上设置有电磁带隙结构阵列，该电磁带隙结构阵列中的每一电磁带隙结构均与第二敷铜层连接；上层介质板和下层介质板形成一个整体，顶层介质板设置于上层介质板上表面。进一步的，上层介质板和下层介质板之间，设置有绝缘的中层介质板，中层介质板的两个表面分别连接上层介质板和下层介质板。进一步的，EBG结构阵列为蘑菇型EBG结构阵列。进一步的，蘑菇型EBG结构阵列的结构为：在下层介质板上表面阵列排布有若干圆形金属贴片，在各圆形金属贴片的中心，贯穿圆形贴片、下层介质板和第二敷铜层，设置有金属过孔，金属过孔和对应的圆形贴片构成EBG结构，阵列式排布的圆形金属贴片和对应的金属过孔则构成蘑菇型EBG结构阵列。进一步的，每个缝隙单元中两个缝隙9的间距为7.7mm，每个缝隙单元中的两个缝隙的物理中点在馈电微带线上的投影相距3.85mm，每个缝隙单元中的两个缝隙物理中点偏离馈电微带线中心线的距离均为3.85mm，每个缝隙单元间的间距为7.3mm，馈电微带线两端的中心与距其最近的缝隙单元的物理中心的距离均为13.7mm。进一步的，顶层介质板采用Rogers3003板材，上层介质板、中层介质板和下层介质板均采用RogersRT/duroid5880板材。进一步的，顶层介质板板厚0.762mm，上层介质板、中层介质板和下层介质板的板厚分别为0.508mm、0.254mm和0.813mm。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的漏波天线采用多层结构设计，结构简单，天线与EBG结构之间可以灵活的设计。2、本专利技术的漏波天线经试验证明，具备高增益、宽带宽、电磁屏蔽性能强的特点，可实现后向到前向的频率扫描。3、本专利技术的漏波天线层级结构设计巧妙，使得整体结构小巧，易于与其他平面电路集成。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1为本专利技术集成基片间隙波导(ISGW)波束扫描漏波天线结构示意图。图2为本专利技术集成基片间隙波导(ISGW)波束扫描漏波天线上层介质板(6)上表面示意图。图3为本专利技术集成基片间隙波导(ISGW)波束扫描漏波天线上层介质板(6)下表面示意图。图4为本专利技术集成基片间隙波导(ISGW)波束扫描漏波天线下层介质板(1)上表面示意图。图5为本专利技术集成基片间隙波导(ISGW)波束扫描漏波天线下层介质板(1)下表面示意图。图6为本专利技术集成基片间隙波导(ISGW)波束扫描漏波天线的回波损耗和反向传输系数。图7为本专利技术集成基片间隙波导(ISGW)波束扫描漏波天线的总增益。图8为本专利技术集成基片间隙波导(ISGW)波束扫描漏波天线的扫描角度。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。实施例一参见附图1，本实施例公开了一种集成基片间隙波导波束扫描漏波天线，包括顶层介质板10、上层介质板6和下层介质板1，上层介质板6和下层介质板1之间存在间隙；其中：顶层介质板10是一层放置在上层介质板6的上面的空白板，作为天线的必要辐射单元。其采用厚度为0.762mm的Rogers3003板材，除用于提高天线增益外，还用来改善天线的匹配效果；如图2、3所示，上层介质板6的上表面设置有第一敷铜层8；该第一敷铜层8上开设有N(N为正整数)个缝隙单元，每个缝隙单元均包括两个形金属缝隙9；上层介质板6的下表面设置有馈电微带线11，贯穿上层介质板6，且与第一敷铜层8通过上层介质板6隔开。每对缝隙单元的两个形金属缝隙9均排布在馈电微带线11两侧，以此使更多的电磁能量泄漏辐射到空间外。对于所述馈电微带线11的两端7、12而言，一端用于连接激励源，另一端用于连接匹配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成基片间隙波导波束扫描漏波天线，其特征在于，包括顶层介质板(10)、上层介质板(6)和下层介质板(1)，所述上层介质板(6)和下层介质板(1)间存在间隙；其中：/n所述顶层介质板(10)作为天线的辐射单元，用于提高天线增益；/n所述上层介质板(6)的上表面设置有第一敷铜层(8)；所述第一敷铜层(8)上开设有N个缝隙单元，N为正整数，每个缝隙单元均包括两个

【技术特征摘要】
1.一种集成基片间隙波导波束扫描漏波天线，其特征在于，包括顶层介质板(10)、上层介质板(6)和下层介质板(1)，所述上层介质板(6)和下层介质板(1)间存在间隙；其中：
所述顶层介质板(10)作为天线的辐射单元，用于提高天线增益；
所述上层介质板(6)的上表面设置有第一敷铜层(8)；所述第一敷铜层(8)上开设有N个缝隙单元，N为正整数，每个缝隙单元均包括两个形金属缝隙(9)；上层介质板(6)的下表面设置有馈电微带线(11)，所述馈电微带线(11)贯穿整个上层介质板(6)；每对缝隙单元的两个形金属缝隙(9)均排布在馈电微带线(11)两侧；所述馈电微带线(11)两端的端口(7、12)中，一端用于连接激励源，另一端用于连接匹配负载；
所述下层介质板(1)的下表面设置有第二敷铜层(2)，下层介质板(1)上设置有电磁带隙结构阵列，该电磁带隙结构阵列中的每一电磁带隙结构均与第二敷铜层(2)连接；
所述上层介质板(6)和下层介质板(1)形成一个整体，所述顶层介质板(10)设置于上层介质板(6)的上表面。


2.如权利要求1所述的集成基片间隙波导波束扫描漏波天线，其特征在于，所述上层介质板(6)和下层介质板(1)之间，设置有绝缘的中层介质板(5)，所述中层介质板(5)的两个表面分别连接所述上层介质板(6)和所述下层介质板(1)。


3.如权利要求1所述的集成基片间隙波导波束扫描漏波天线，其特征在于，所述EBG结构阵列为蘑菇型EBG结构阵列。

【专利技术属性】
技术研发人员：丁扬扬，马祖辉，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：云南;53