一种基于半模衬底集成空腔的频率扫描天线制造技术

一种基于半模衬底集成空腔的频率扫描天线，包括半模衬底集成空腔(1)，半模衬底集成空腔(1)由底面(2)、顶面(3)、介质衬底(4)、开口(5)、馈电探针(6)、导电侧壁(7)构成；底面(2)位于介质衬底(4)底端中心，顶面(3)位于介质衬底(4)顶端中心；馈电探针(6)为铜圆柱，铜圆柱的顶端与顶面(3)相连，铜圆柱的底端与底面(2)之间绝缘。本实用新型专利技术，结构简单、尺寸小，加工方便，‑10dB工作频带为2.395～2.457GHz，‑10dB带宽约为62MHz，随着信号频率从2.395GHz逐渐上升至2.457GHz，在xz平面内的主波束方向角度从39°逐渐扫描至6°，且在扫描过程中天线增益始终大于6dBi，天线效率大于86％，适用于移动通信、可穿戴设备等领域，具备较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于半模衬底集成空腔的频率扫描天线
本技术涉及天线
，具体涉及一种基于半模衬底集成空腔的频率扫描天线。
技术介绍
近年来，频率扫描天线因其波束方向随频率变化的特性成为天线领域的研究热点之一。但现有技术方案中，频率扫描天线一般为阵列天线结构，天线尺寸较大，因此难以在移动通信、可穿戴设备等领域进行实用。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种尺寸小、结构简单的基于半模衬底集成空腔的频率扫描天线，以克服现有的阵列天线结构复杂、尺寸大，不适用于便携式和可穿戴设备的问题。为实现上述技术目的，本技术的技术方案具体如下：一种基于半模衬底集成空腔的频率扫描天线，包括半模衬底集成空腔，半模衬底集成空腔由底面、顶面、介质衬底、开口、馈电探针、导电侧壁构成。半模衬底集成空腔分为镜像对称放置的上部半模衬底集成空腔和下部半模衬底集成空腔。底面位于介质衬底底端中心，顶面位于介质衬底顶端中心；馈电探针为铜圆柱，铜圆柱的顶端与顶面相连，铜圆柱的底端与底面之间绝缘；导电侧壁由等距排列的铜质过孔组成，铜质过孔顶端连接顶面，铜质过孔底端连接底面；导电侧壁由左侧导电侧壁、右侧导电侧壁和中间导电侧壁组成，左侧导电侧壁和右侧导电侧壁分别位于顶面的左右两侧，中间导电侧壁位于顶面的中间位置，上部半模衬底集成空腔和下部半模衬底集成空腔分别位于中间导电侧壁的上下两侧，开口位于中间导电侧壁的中心位置。进一步的，所述介质衬底的长为110mm，所述介质衬底的宽为110mm，所述介质衬底的高为1.58mm；介质衬底的材质为RogersRT/duroid5880。进一步的，所述底面与所述介质衬底底端尺寸相同。进一步的，所述顶面为矩形，所述顶面宽为57.8mm，所述顶面长为67.8mm。进一步的，所述顶面和底面是由型号为NCS95R-CR的导电布材质组成，其方块电阻为0.04Ω。进一步的，所述铜质过孔的半径为0.4mm，所述铜质过孔的间距为2mm。进一步的，所述铜圆柱半径为0.6mm。进一步的，所述开口的长度为9mm。与现有技术相比，本技术的有益效果：本技术的天线，结构简单、尺寸小，加工方便，-10dB工作频带为2.395～2.457GHz，-10dB带宽约为62MHz，随着信号频率从2.395GHz逐渐上升至2.457GHz，在xz平面内的主波束方向角度从39°逐渐扫描至6°，且在扫描过程中天线增益始终大于6dBi，天线效率大于86％，适用于移动通信、可穿戴设备等领域，具备较好的应用前景。附图说明图1为本技术一种基于半模衬底集成空腔的频率扫描天线的结构示意图；图2为本技术一种基于半模衬底集成空腔的频率扫描天线的回波损耗曲线；图3为本技术一种基于半模衬底集成空腔的频率扫描天线在2.395～2.457GHz的xz平面辐射方向图；图1中：1-半模衬底集成空腔；11-上部半模衬底集成空腔；12-下部半模衬底集成空腔；2-底面；3-顶面；4-介质衬底；5-开口；6-馈电探针；7-导电侧壁；71-左侧导电侧壁；72-右侧导电侧壁；73-中间导电侧壁。具体实施方式：下面将结合附图和具体实施例，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例：如图1所示，一种基于半模衬底集成空腔的频率扫描天线，包括半模衬底集成空腔1，半模衬底集成空腔1由底面2、顶面3、介质衬底4、开口5、馈电探针6、导电侧壁7构成。半模衬底集成空腔1分为上部半模衬底集成空腔11和下部半模衬底集成空腔12，上部半模衬底集成空腔11和下部半模衬底集成空腔12镜像对称放置。介质衬底4使用材质为RogersRT/duroid5880，介质衬底4的长为110mm，介质衬底4的宽为110mm，介质衬底4的高为1.58mm，该介质衬底4的相对介电常数为2.2，损耗角正切值为0.0009。底面2位于介质衬底4底端中心，顶面3位于介质衬底4顶端中心，底面2和顶面3均具有良好的导电性能。底面2尺寸与介质衬底4底端尺寸相同，底面2的长为110mm，底面2的宽为110mm。顶面3为矩形，顶面3的宽为57.8mm，顶面3的长为67.8mm。顶面3和底面2选择导电布材料，该导电布是由NCS95R-CR材质组成，其方块电阻为0.04Ω。导电侧壁7由等距排列的铜质过孔组成，铜质过孔顶端连接顶面3，铜质过孔底端连接底面2，铜质过孔的半径为0.4mm，铜质过孔间距为2mm。导电侧壁7由左侧导电侧壁71、右侧导电侧壁72和中间导电侧壁73组成，左侧导电侧壁71和右侧导电侧壁72分别位于顶面3的两侧，中间导电侧壁73位于顶面3的中间位置，上部半模衬底集成空腔11和下部半模衬底集成空腔12分别位于中间导电侧壁73的上下两侧，导电侧壁7均具有良好的导电性能。开口5位于中间导电侧壁73的中心位置，开口5的间距s＝9mm时，天线阻抗匹配最佳。馈电探针6为一个铜圆柱，该铜圆柱半径为0.6mm，铜圆柱的顶端与顶面相连，铜圆柱的底端与底面之间绝缘。下部半模衬底集成空腔12由馈电探针6馈电，上部半模衬底集成空腔11通过中间导电侧壁73上的开口来获得激励。在不同谐振频率下，对称半模衬底集成空腔中所激励的电场模式分别为奇次模/偶次模，分别在下部半模衬底集成空腔12和上部半模衬底集成空腔11的辐射开口处产生同相/反相的等效磁偶极子，从而得到不同的波束方向。使用电磁仿真软件HFSS进行仿真分析，得出天线尺寸结构：W＝110mm，L＝110mm，l＝28.9mm，Δl＝0，s＝9mm。图2为本实例的一种基于半模衬底集成空腔的频率扫描天线仿真回波损耗(S11)曲线，该天线的-10dB工作频带为2.395～2.457GHz，-10dB带宽约为62MHz。图3为本实例一种基于半模衬底集成空腔的频率扫描天线在2.395～2.457GHz频带内不同频率下的xz仿真平面归一化辐射方向图，随着信号频率从2.395GHz逐渐上升至2.457GHz，该天线在xz平面内的主波束方向角度从39°逐渐扫描至6°。本技术实例一种基于半模衬底集成空腔的频率扫描天线在2.395～2.457GHz频带内天线增益和天线效率随频率变化的仿真曲线，在所有频率点上，天线增益始终大于5.4dBi，天线效率大于92％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于半模衬底集成空腔的频率扫描天线，其特征在于：包括半模衬底集成空腔(1)，半模衬底集成空腔(1)由底面(2)、顶面(3)、介质衬底(4)、开口(5)、馈电探针(6)、导电侧壁(7)构成，半模衬底集成空腔(1)分为镜像对称放置的上部半模衬底集成空腔(11)和下部半模衬底集成空腔(12)；底面(2)位于介质衬底(4)底端中心，顶面(3)位于介质衬底(4)顶端中心；馈电探针(6)为铜圆柱，铜圆柱的顶端与顶面(3)相连，铜圆柱的底端与底面(2)之间绝缘；导电侧壁(7)由等距排列的铜质过孔组成，铜质过孔顶端连接顶面(3)，铜质过孔底端连接底面(2)；导电侧壁(7)分为左侧导电侧壁(71)、右侧导电侧壁(72)和中间导电侧壁(73)，左侧导电侧壁(71)和右侧导电侧壁(72)分别位于顶面(3)的左右两侧，中间导电侧壁(73)位于顶面(3)的中间位置，上部半模衬底集成空腔(11)和下部半模衬底集成空腔(12)分别位于中间导电侧壁(73)的上下两侧，开口(5)位于中间导电侧壁(73)的中心位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于半模衬底集成空腔的频率扫描天线，其特征在于：包括半模衬底集成空腔(1)，半模衬底集成空腔(1)由底面(2)、顶面(3)、介质衬底(4)、开口(5)、馈电探针(6)、导电侧壁(7)构成，半模衬底集成空腔(1)分为镜像对称放置的上部半模衬底集成空腔(11)和下部半模衬底集成空腔(12)；底面(2)位于介质衬底(4)底端中心，顶面(3)位于介质衬底(4)顶端中心；馈电探针(6)为铜圆柱，铜圆柱的顶端与顶面(3)相连，铜圆柱的底端与底面(2)之间绝缘；导电侧壁(7)由等距排列的铜质过孔组成，铜质过孔顶端连接顶面(3)，铜质过孔底端连接底面(2)；导电侧壁(7)分为左侧导电侧壁(71)、右侧导电侧壁(72)和中间导电侧壁(73)，左侧导电侧壁(71)和右侧导电侧壁(72)分别位于顶面(3)的左右两侧，中间导电侧壁(73)位于顶面(3)的中间位置，上部半模衬底集成空腔(11)和下部半模衬底集成空腔(12)分别位于中间导电侧壁(73)的上下两侧，开口(5)位于中间导电侧壁(73)的中心位置。


2.根据权利要求1所述的一种基于半模衬底集成空腔的频率扫描天线，其特征在于：所述介质衬底(4)的长为110mm，所述介质衬底(4)的宽...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘逢雪，王恒景，崔洁，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32