一种低成本宽带毫米波阵列天线制造技术

本发明专利技术公开了一种低成本宽带毫米波阵列天线，属于天线技术领域。本发明专利技术包括金属喇叭部分和背腔贴片天线；金属喇叭部分包含至少两个发射用金属喇叭天线单元和两个接收用金属喇叭天线单元，成阵列分布；背腔贴片天线包括天线馈电介质板，其上设置的发射用馈电单元和接收用馈电单元，分别与发射用金属喇叭天线单元、接收用金属喇叭天线单元的数量相应；金属喇叭部分和背腔贴片天线通过导电胶贴合，每个贴片天线辐射源紧贴于相应的金属喇叭天线单元的下方。本发明专利技术只需通过成熟、简单、成本低廉的机加工工艺和标准单层PCB工艺，即可实现；同时其他性能，如回波损耗、带宽、辐射方向图保持优良特性。优良特性。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本宽带毫米波阵列天线


[0001]本专利技术属于天线
，具体涉及一种低成本宽带毫米波阵列天线。

技术介绍

[0002]阵列天线在通信、雷达等无线系统中具有十分广泛的应用。收发阵列天线的一体化设计可以有效地提高天线阵面乃至整个系统的紧凑度，缩小系统的体积，降低加工的难度，减小装配误差。但是，当系统工作频率到达毫米波频段时，阵列天线的设计会遇到新的一些问题和挑战。
[0003]在毫米波频段，受困于印刷电路板表面波的干扰，平面阵列天线单元之间的耦合较大，隔离度性能较差，从而导致方向图产生畸变。同时，由于毫米波频段波长极短导致传统喇叭天线的尺寸很小，金属喇叭天线单元的制作加工成本和加工难度均显著提高，且喇叭天线与毫米波平面射频链路的装配存在一定的挑战。
[0004]因而，提供一种工作在毫米波频段的低成本高性能的宽带阵列天线很有必要。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是为了克服现有毫米波PCB平面天线和传统喇叭天线的不足，提供一种低成本宽带毫米波阵列天线。该阵列天线采用基片集成波导(SIW)馈电，利用背腔贴片天线辐射源对加载的金属喇叭天线进行馈电；结合了平面天线易于与前端射频链路集成的优点以及喇叭天线辐射稳定的优点。同时，该低成本宽带毫米波阵列天线馈电结构采用宽带化设计，可以降低加工难度，加工出低成本高性能的毫米波阵列天线。
[0006]具体地说，本专利技术提供了一种低成本宽带毫米波阵列天线，包括金属喇叭部分和背腔贴片天线：
[0007]所述金属喇叭部分，包含至少两个发射用金属喇叭天线单元和两个接收用金属喇叭天线单元，成阵列分布；
[0008]所述背腔贴片天线，包括，天线馈电介质板，所述天线馈电介质板上设置有与发射用金属喇叭天线单元的数量相应的发射用馈电单元，和与接收用金属喇叭天线单元的数量相应的接收用馈电单元；
[0009]所述金属喇叭部分和背腔贴片天线通过导电胶贴合，每个发射用贴片天线辐射源紧贴于相应的发射用金属喇叭天线单元的下方，每个接收用贴片天线辐射源紧贴于相应的接收用金属喇叭天线单元的下方。
[0010]进一步的，每个所述发射用馈电单元包括发射用贴片天线辐射源、发射用基片集成波导背腔、发射用基片集成波导传输线以及发射用基片集成波导到微带线的转接部；每个所述接收用馈电单元包括接收用贴片天线辐射源、接收用基片集成波导背腔、接收用基片集成波导传输线以及接收用基片集成波导到微带线的转接部；
[0011]发射用贴片天线辐射源和接收用贴片天线辐射源的外围设置有贴片旁缝隙。
[0012]进一步的，沿发射用馈电单元边缘分布有金属化通孔，所述金属化通孔之间形成
发射用基片集成波导传输线；沿接收用馈电单元边缘分布有金属化通孔之间形成接收用基片集成波导传输线；
[0013]发射用贴片天线辐射源、沿发射用贴片天线辐射源四周设置的金属化通孔、以及天线馈电介质板的地层之间，形成发射用基片集成波导背腔；接收用贴片天线辐射源、沿接收用贴片天线辐射源四周设置的金属化通孔、以及天线馈电介质板的地层之间，形成接收用基片集成波导背腔；
[0014]由金属化通孔围成馈电窗口，分别连接发射用贴片天线辐射源与发射用基片集成波导传输线，以及连接接收用贴片天线辐射源与接收用基片集成波导传输线。
[0015]进一步的，所述发射用金属喇叭天线单元和接收用金属喇叭天线单元的结构和数量相同；发射用馈电单元和接收用馈电单元的数量相同，结构相同或镜像设置。
[0016]进一步的，所述发射用金属喇叭天线单元和接收用金属喇叭天线单元铣在同一块金属上，同时在发射用金属喇叭天线单元之间、接收用金属喇叭天线单元之间，以及发射用金属喇叭天线单元与接收用金属喇叭天线单元之间分别铣有至少一条遏流槽，遏流槽的厚度和宽度均为所述低成本宽带毫米波阵列天线的四分之一个工作波长。
[0017]进一步的，所述发射用贴片天线辐射源、发射用基片集成波导到微带线的转接部、接收用贴片天线辐射源、接收用基片集成波导到微带线的转接部设置于天线馈电介质板的正面；所述背腔贴片天线的地层设置于天线馈电介质板的背面。
[0018]进一步的，在所述天线馈电介质板的正面，由金属化通孔、发射用基片集成波导到微带线的转接部围成的区域内，由金属化通孔、接收用基片集成波导到微带线的转接部围成的区域内，除贴片旁缝隙外，覆有铜；天线馈电介质板背面完全覆有铜；所有金属化通孔的内壁覆有铜。
[0019]进一步的，所述金属块置于天线馈电介质板的上方，通过紧固定位装置将其与下方的天线馈电介质板连接。
[0020]进一步的，所述天线馈电介质板为Rogers R3003板材。
[0021]进一步的，所述发射用金属喇叭天线单元至少为两个，接收用金属喇叭天线单元至少为两个；相邻发射用金属喇叭天线单元之间距离为1个波长，相邻发射用金属喇叭天线单元与接收用金属喇叭天线单元的距离为4个波长；在发射用金属喇叭天线单元之间、接收用金属喇叭天线单元之间、以及发射用金属喇叭天线单元与接收用金属喇叭天线单元之间设置有遏流槽，遏流槽的宽度为1mm，深度为1mm；发射用金属喇叭天线单元与接收用金属喇叭天线单元的宽度为2.2mm，长度为1.5mm，深度为2mm；发射用馈电贴片天线辐射源和接收用馈电贴片天线辐射源的宽度为1.05mm，长度为0.87mm；发射用基片集成波导背腔和接收用基片集成波导背腔的宽度为2.15mm，长度为2mm；发射用基片集成波导传输线和接收用基片集成波导传输线的宽度为2.6mm，长度为3mm。
[0022]本专利技术的低成本宽带毫米波阵列天线的有益效果如下：
[0023]本专利技术的低成本宽带毫米波阵列天线，金属喇叭部分和背腔贴片天线，金属喇叭部分，至少包含两个发射用金属喇叭天线单元和两个接收用金属喇叭天线单元，形成阵列分布。背腔贴片天线包括，天线馈电介质板，其上设置有与发射用金属喇叭天线单元的数量相应的发射用馈电单元，和与接收用金属喇叭天线单元的数量相应的接收用馈电单元。发射用金属喇叭天线单元与相应的发射用馈电单元构成发射天线；接收用金属喇叭天线单元
与相应的接收用馈电单元构成接收天线。本专利技术的低成本宽带毫米波阵列天线，结合了金属喇叭和平面PCB 天线的优点，同时有效回避了两者的缺点。具体而言，本专利技术的低成本宽带毫米波阵列天线的辐射部分采用金属喇叭天线单元，利用了其具有宽带辐射方向图的优点；馈电结构采用基片集成波导(SIW)背腔的平面贴片天线作为喇叭天线的馈电结构；SIW背腔腔体加载的天线具有较宽的阻抗带宽，使得喇叭天线的内壁可以采用简单易铣的长方体空气腔体而无需特殊赋型；同时，SIW传输线具有低损耗、低空间辐射、功率容量高、尺寸小等特点，适合于作为毫米波频段的平面传输线。
[0024]本专利技术的低成本宽带毫米波阵列天线，发射金属喇叭天线单元和接收金属喇叭天线单元加工在同一块金属块上，降低了后期装配带来的误差；同时，在收/收喇叭天线、发/发喇叭天线间和收/发喇叭天线间分别加入遏流槽，提高了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本宽带毫米波阵列天线，其特征在于，包括金属喇叭部分和背腔贴片天线：所述金属喇叭部分，包含至少两个发射用金属喇叭天线单元和两个接收用金属喇叭天线单元，成阵列分布；所述背腔贴片天线，包括，天线馈电介质板，所述天线馈电介质板上设置有与发射用金属喇叭天线单元的数量相应的发射用馈电单元，和与接收用金属喇叭天线单元的数量相应的接收用馈电单元；所述金属喇叭部分和背腔贴片天线通过导电胶贴合，每个发射用贴片天线辐射源紧贴于相应的发射用金属喇叭天线单元的下方，每个接收用贴片天线辐射源紧贴于相应的接收用金属喇叭天线单元的下方。2.根据权利要求1所述的低成本宽带毫米波阵列天线，其特征在于，每个所述发射用馈电单元包括发射用贴片天线辐射源、发射用基片集成波导背腔、发射用基片集成波导传输线以及发射用基片集成波导到微带线的转接部；每个所述接收用馈电单元包括接收用贴片天线辐射源、接收用基片集成波导背腔、接收用基片集成波导传输线以及接收用基片集成波导到微带线的转接部；发射用贴片天线辐射源和接收用贴片天线辐射源的外围设置有贴片旁缝隙。3.根据权利要求2所述的低成本宽带毫米波阵列天线，其特征在于，沿发射用馈电单元边缘分布有金属化通孔，所述金属化通孔之间形成发射用基片集成波导传输线；沿接收用馈电单元边缘分布有金属化通孔之间形成接收用基片集成波导传输线；发射用贴片天线辐射源、沿发射用贴片天线辐射源四周设置的金属化通孔、以及天线馈电介质板的地层之间，形成发射用基片集成波导背腔；接收用贴片天线辐射源、沿接收用贴片天线辐射源四周设置的金属化通孔、以及天线馈电介质板的地层之间，形成接收用基片集成波导背腔；由金属化通孔围成馈电窗口，分别连接发射用贴片天线辐射源与发射用基片集成波导传输线，以及连接接收用贴片天线辐射源与接收用基片集成波导传输线。4.根据权利要求1所述的低成本宽带毫米波阵列天线，其特征在于，所述发射用金属喇叭天线单元和接收用金属喇叭天线单元的结构和数量相同；发射用馈电单元和接收用馈电单元的数量相同，结构相同或镜像设置。5.根据权利要求1所述的低成本宽带毫米波阵列天线，其特征在于，所述发射用金属喇叭天线单元和接收用金属喇叭天线单元铣在...

【专利技术属性】
技术研发人员：成立，吴福伟，李元吉，杨予昊，李大圣，孙俊，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：