一种基片集成波导背腔六边形缝隙天线制造技术

本实用新型专利技术公开一种基片集成波导背腔六边形缝隙天线，该天线包括介质基板、上层金属层、下层金属层、六边形缝隙、线性渐变段、金属通孔，微带线；上层金属层、下层金属层分别镀在介质基板的上、下表面上；上层金属层的面积小于介质基板的表面积，介质基板的下部未完全被上层金属层覆盖；在上层金属层的内部预留有一个未被上层金属层覆盖的六边形缝隙，在六边形缝隙正下方的介质基板的下部上设置天线的馈电部分，包括线性渐变段与微带线；本实用新型专利技术在基片集成波导背腔矩形缝隙天线的基础上，将背腔缝隙变为六边形，并以等效电臂形式形成谐振腔体，有效的提高了天线的带宽性，大大增加了天线的可调性，从而使天线应用更加广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种基片集成波导背腔六边形缝隙天线
本技术涉及一种新型基片集成波导背腔缝隙天线，特别涉及一种新型基片集成波导(SIW)背腔六边形缝隙线极化天线，属于电子信息
中的微波

技术介绍
天线作为雷达传感器的关键性收发部件，一方面需要将入射的电磁波能量尽可能多的辐射出去，另一方面还要使辐射出去的雷达波覆盖到一个相对合适的区域，因此天线对雷达的整体工作性能有着重要影响。常用的雷达天线多种多样，缝隙天线以其低剖面、适应性强、易集成以及隔离度高等优点而受到诸多研究者的青睐。但是缝隙天线的双向辐射缺陷以及为抑制后向辐射所增加的金属腔体，严重限制了其应用范围。背腔缝隙天线是一种技术成熟的天线类型，但是笨重的体积限制了传统金属腔体缝隙天线的发展。为克服缝隙天线的缺点，研究人员提出了利用多层印刷电路板(PCB)结构的背腔缝隙天线、具有短路通孔的双层基板的背腔缝隙天线，这些研究都大大减小了天线的体积。2008年，学者G.Q.Luo首次将基片集成波导技术应用在背腔缝隙天线的设计上。基于基片集成波导结构的背腔缝隙天线以其低损耗、高功率容量、高增益以及易集成等诸多优点而备受关注。因此对于基片集成波导背腔缝隙天线的研究创新具有十分重要的理论意义和工程应用价值。
技术实现思路
为提高天线的带宽性能和天线的可调性，使天线应用更加广泛，本技术在之前的SIW背腔矩形缝隙天线的基础上，提出了一种新型SIW背腔六边形缝隙线极化天线。本技术与传统金属背腔不同的是下层金属不作为反射用，因此使得金属腔体的厚度由中心频率下自由空间波长的四分之一变为六十分之一，大大减小了天线的厚度。由于使用的六边形背腔缝隙，本技术天线又具有多个可调参数，匹配性能更好。本技术解决上述技术问题的技术方案是：设计一种基片集成波导背腔六边形缝隙天线，其特征在于，该天线包括介质基板、上层金属层、下层金属层、六边形缝隙、线性渐变段、金属通孔，微带线；上层金属层、下层金属层分别镀在介质基板的上、下表面上；上层金属层的面积小于介质基板的表面积，介质基板的下部未完全被上层金属层覆盖；在上层金属层的内部预留有一个未被上层金属层覆盖的六边形缝隙，在六边形缝隙正下方的介质基板的下部上设置天线的馈电部分，包括线性渐变段与微带线；线性渐变段与上层金属层的下边缘连接，线性渐变段与微带线衔接，微带线的下部延伸到介质基板的下边缘处；线性渐变段跟微带线采用金属镀层的方式印制在介质基板正面；在介质基板的下部未被上层金属层覆盖的区域的两侧对称的设置有两个定位通孔；在上层金属层的除了与线性渐变段连接处的边缘处设置有一圈等间距且半径相同的圆孔构成的金属通孔；介质基板的下表面上除了定位通孔和金属通孔外，其余位置均被下层金属层覆盖；每个金属通孔的直径d与相邻金属通孔的圆心间距s的比值d/s应不小于二分之一；且d与谐振频率对应的自由空间波长λ的比值d/λ不大于十分之一。与现有技术相比，本技术的有益效果在于：本技术在基片集成波导背腔矩形缝隙天线的基础上，将背腔缝隙变为六边形，并以等效电臂形式形成谐振腔体。将SIW谐振腔、馈电网络、辐射口径集成在一片介质基板上符合现代微波毫米波器件易集成的要求，同时避免了传统金属腔体背腔天线体积笨重的缺点。微带线与天线之间的线性过渡段起到阻抗变换作用。通孔直径的设计可以减小构成谐振腔体的金属化通孔能量泄漏。下层金属层不作为反射作用的设计有减轻了天线的重量。用六边形缝隙代替矩形缝隙有效的提高了天线的带宽性，同时使天线的可调参数变为三个：即缝隙边长a、长度b、以及缝隙高度c,这就大大增加了天线的可调性，从而使天线应用更加广泛。附图说明图1为本技术天线的结构示意图，其中图1(a)为正面结构示意图，图1(b)为背面结构示意图；图2为本技术实施例所得的天线仿真与实测S11曲线以及增益性能对比；图3为本技术实施例所得的天线实施仿真的E面方向图；图4为本技术实施例所得的天线实施仿真的H面方向图；其中，1-上层金属层，2-下层金属层，3-六边形缝隙，4-线性渐变段，5-金属通孔，6-微带线。具体实施方式下面结合附图对本技术的技术方案做进一步的详细说明。本技术提供一种基片集成波导背腔六边形缝隙天线(简称天线，参见图1)，该天线包括介质基板、上层金属层1、下层金属层2、六边形缝隙3、线性渐变段4、金属通孔5，微带线6。上层金属层1、下层金属层2分别镀在介质基板的上、下表面上；上层金属层1的面积小于介质基板的表面积，介质基板的下部未完全被上层金属层1覆盖；在上层金属层1的内部预留有一个未被上层金属层1覆盖的六边形缝隙3，在六边形缝隙3正下方的介质基板的下部上设置天线的馈电部分，包括线性渐变段4与微带线6。线性渐变段4与上层金属层1的下边缘连接，线性渐变段4与微带线6衔接，微带线6的下部延伸到介质基板的下边缘处。线性渐变段4跟微带线6采用金属镀层的方式印制在介质基板正面。在介质基板的下部未被上层金属层1覆盖的区域的两侧对称的设置有两个定位通孔；在上层金属层1的除了与线性渐变段4连接处的边缘处设置有一圈等间距且半径相同的圆孔构成的金属通孔5；介质基板的下表面上除了定位通孔和金属通孔5外，其余位置均被下层金属层2覆盖。每个金属通孔5的直径d与相邻金属通孔5的圆心间距s的比值d/s应不小于二分之一。且d与谐振频率对应的自由空间波长λ的比值d/λ不大于十分之一。满足以上两个条件之后，可以有效减小构成谐振腔体的金属通孔能量泄漏。所述一圈金属通孔5构成一个矩形，该矩形与上层金属层1、下层金属层2、介质基板以等效电臂形式构成基片集成波导谐振腔(SIW谐振腔)，六边形缝隙3作为辐射口径，微带线6作为馈电网络；本技术中的SIW谐振腔、馈电网络、辐射口径集成在一片介质基板上。微带线与SIW谐振腔之间存在的线性渐变段4可以达到阻抗变换的作用。本技术天线在六边形缝隙3处电场最强，符合缝隙天线辐射原理。为实现阻抗变换，用50Ω的微带线6与天线之间加线性渐变过渡段4，同时微带线6为方便天线与SMA接头链接进行测试以及作为天线与其他微波器件集成的馈电接口位于天线部分的最下端。实施例本实施例提供一种基片集成波导背腔六边形缝隙天线，该天线包括介质基板、上层金属层1、下层金属层2、六边形缝隙3、线性渐变段4、金属通孔5，微带线6。上层金属层1、下层金属层2分别镀在介质基板的上、下表面上；上层金属层1的面积小于介质基板的表面积，介质基板的下部未完全被上层金属层1覆盖；在上层金属层1的内部预留有一个未被上层金属层1覆盖的六边形缝隙3，在六边形缝隙3正下方的介质基板的下部上设置天线的馈电部分，包括线性渐变段4与微带线6。线性渐变段4与上层金属层1的下边缘连接，线性渐变段4与微带线6衔接，微带线6的下部延伸到介质基板的下边缘处。线性渐变段4跟微带线6采用金属镀层的方式印制在介质基板正面。在介质基板的下部未被上层金属层1覆盖的区域的两侧对称的设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基片集成波导背腔六边形缝隙天线，其特征在于，该天线包括介质基板、上层金属层、下层金属层、六边形缝隙、线性渐变段、金属通孔，微带线；上层金属层、下层金属层分别镀在介质基板的上、下表面上；上层金属层的面积小于介质基板的表面积，介质基板的下部未完全被上层金属层覆盖；在上层金属层的内部预留有一个未被上层金属层覆盖的六边形缝隙，在六边形缝隙正下方的介质基板的下部上设置天线的馈电部分，包括线性渐变段与微带线；线性渐变段与上层金属层的下边缘连接，线性渐变段与微带线衔接，微带线的下部延伸到介质基板的下边缘处；线性渐变段跟微带线采用金属镀层的方式印制在介质基板正面；在介质基板的下部未被上层金属层覆盖的区域的两侧对称的设置有两个定位通孔；在上层金属层的除了与线性渐变段连接处的边缘处设置有一圈等间距且半径相同的圆孔构成的金属通孔；介质基板的下表面上除了定位通孔和金属通孔外，其余位置均被下层金属层覆盖；/n每个金属通孔的直径d与相邻金属通孔的圆心间距s的比值d/s应不小于二分之一；且d与谐振频率对应的自由空间波长λ的比值d/λ不大于十分之一。/n

【技术特征摘要】
1.一种基片集成波导背腔六边形缝隙天线，其特征在于，该天线包括介质基板、上层金属层、下层金属层、六边形缝隙、线性渐变段、金属通孔，微带线；上层金属层、下层金属层分别镀在介质基板的上、下表面上；上层金属层的面积小于介质基板的表面积，介质基板的下部未完全被上层金属层覆盖；在上层金属层的内部预留有一个未被上层金属层覆盖的六边形缝隙，在六边形缝隙正下方的介质基板的下部上设置天线的馈电部分，包括线性渐变段与微带线；线性渐变段与上层金属层的下边缘连接，线性渐变段与微带线衔接，微带线的下部延伸到介质基板的下边缘处；线性渐变段跟微带线采用金属镀层的方式印制在介质基板正面；在介质基板的下部未被上层金属层覆盖的区域的两侧对称的设置有两个定位通孔；在上层金属层的除了与线性渐变段连接处的边缘处设置有一圈等间距且半径相同的圆孔构成的金属通孔；介质基板的下表面上除了定位通孔和金属通孔外，其余位置均被下层金属层覆盖；
每个金属通孔的直径d与相邻金属通孔的圆心间距s的比值d/s应不小于二分之一；且d与谐振频率对应的自由空间波长λ的比值...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵全明，王英东，李娇，高鹏，杨平，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津;12