一种具有宽频带双波束的基片集成波导背腔缝隙天线制造技术

本发明专利技术公开了一种具有宽频带双波束的基片集成波导背腔缝隙天线，该天线上层的金属表面包括：W型缝隙、接地功率共面馈电结构、微带馈电线；W型缝隙关于天线中心呈镜像对称，W型缝隙作为辐射单元，用于在一定宽度的频带范围内产生双波束辐射，且两个波束关于天线中心也呈镜像对称；接地功率共面馈电结构设置在W型缝隙的一侧，用于实现宽阻抗带宽特性；微带馈电线设置在接地功率共面馈电结构的一侧，且微带馈电线被加载在接地功率共面馈电结构内导体的末端；下层、中间层、上层的边缘还设置有一圈等间距排列的金属化通孔。本发明专利技术实现了宽频带双波束，具有较宽的带宽，且结构简单，大大提高了基片集成波导的实用性。高了基片集成波导的实用性。高了基片集成波导的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有宽频带双波束的基片集成波导背腔缝隙天线


[0001]本专利技术涉及电磁兼容与天线
，尤其涉及一种具有宽频带双波束的基片集成波导背腔缝隙天线。

技术介绍

[0002]在天线领域里面，已经成功的利用基片集成波导技术。具有主瓣宽度窄等优异特性是缝隙波导阵列天线的一个特点，所以是一种可广泛应用于通信以及雷达系统中的重要的微波天线。但是金属波导的缺点是，第一重量很重，第二造价昂贵，第三体积大，而且存在加工误差大以及大规模生产困难等问题，我们把传统的矩形波导缝隙天线的设计概念借用到基片集成波导上，这样做可以克服这些问题，缝隙天线阵列而且同样可以被设计出来，最终还可以获得传统矩形波导缝隙天线的优越性能。
[0003]双波束天线是指天线向空中辐射的电磁波是由两个波束组成，每个波束覆盖一定的空域，从而满足同时对两个方位的覆盖需求。通过双波束天线优秀的覆盖特性，在覆盖上做到精细控制，减少过覆盖、多重信号重叠造成的各种优化困难，提高容量。
[0004]本专利技术给出的一种具有宽频带双波束的基片集成波导背腔缝隙天线设计方法，同时实现了宽频带双波束和结构简单，该天线具有类似传统基片集成波导的特性，而且双波束、带宽宽，且结构简单，大大提高了基片集成波导的实用性。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种具有宽频带双波束的基片集成波导背腔缝隙天线。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]本专利技术提供一种具有宽频带双波束的基片集成波导背腔缝隙天线，该天线基于基片集成波导结构，包括三层：下层为金属表面，作为接地板；中间层为介质板；上层为金属表面；其中：
[0008]上层的金属表面包括：W型缝隙、接地功率共面馈电结构、微带馈电线；W型缝隙关于天线中心呈镜像对称，W型缝隙作为辐射单元，用于在一定宽度的频带范围内产生双波束辐射，且两个波束关于天线中心也呈镜像对称；接地功率共面馈电结构设置在W型缝隙的一侧，用于实现宽阻抗带宽特性；微带馈电线设置在接地功率共面馈电结构的一侧，且微带馈电线被加载在接地功率共面馈电结构内导体的末端；下层、中间层、上层的边缘还设置有一圈等间距排列的金属化通孔。
[0009]进一步地，本专利技术的W型缝隙和接地功率共面馈电结构蚀刻在上层金属表面上，接地功率共面馈电结构为两个L型缝隙，且两个L型缝隙关于天线中心呈镜像对称。
[0010]进一步地，本专利技术的介质板采用Rogers5880板。
[0011]进一步地，本专利技术的采用介电常数为2.2，厚度为1.5mm的Rogers5880板作为介质板。
[0012]进一步地，本专利技术的接地功率共面馈电结构的两个L型缝隙之间的宽度和微带馈电线的宽度相同，
[0013]进一步地，本专利技术的微带馈电线为50欧姆。
[0014]进一步地，本专利技术的通过计算W形缝隙、接地功率共面馈电结构、微带馈电线的尺寸，使W形缝隙在一定频带范围内产生双波束辐射特性，其具体方法为：
[0015]w50为50欧姆微带馈电线的宽度，直接由理论公式计算得到，具体数值为4.6mm；
[0016]Linst的初始值为0.25倍的介质波长，对应的是中心频率14.2GHz，优化为4mm；
[0017]Linst1的长度优化后选取5mm；
[0018]dS的设置是取腔体的中心位置，设置为13mm；
[0019]winst和winst1是优化值，在尽量窄的情况下满足阻抗匹配特性，同时要满足加工精度需求，优化后选取0.5mm；
[0020]L1对应的是高频频点15GHz，其优化后选取6mm，L2对应的是低频频点13.5GHz，其优化后选取9mm。
[0021]本专利技术产生的有益效果是：本专利技术的具有宽频带双波束的基片集成波导背腔缝隙天线，基于基片集成波导结构，利用其结构的独特的表面电流分布，在上表面开W形缝隙，在较宽的频带范围内产生双波束辐射特性，两个波束关于天线中心完全镜像对称，最高增益达到7.8dBi。同时在腔体内引入了接地共面波导结构，利用两个横向槽激励腔体内的模式，实现展宽阻抗频带的效果；本专利技术的天线具有双波束辐射特性，且具有较好的宽带特性的基片集成波导背腔缝隙，很适合用于现代无线通信系统的射频前端。
附图说明
[0022]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0023]图1是本专利技术实施例的三维结构示意图；
[0024]图2是本专利技术实施例的平面结构示意图；
[0025]图3是本专利技术实施例的天线仿真结果；
[0026]图4是本专利技术实施例的天线方向图；(a)为13.4GHz，(b)为13.7GHz，(c)为14.1GHz；
[0027]图5是本专利技术实施例的天线主波束方向增益结果图；
[0028]图6是本专利技术实施例的天线在13.6GHz处的电流分布图；
[0029]图7是本专利技术实施例的天线随参数变化时反射系数结果图；(a)为linst变化，(b)为ds变化，(c)为w1变化。
[0030]图8是本专利技术实施例的天线性能随参数变化时结果图，(a)为rot变化时天线的反射系数；(b)为rot1变化时天线的反射系数；(c)为rot变化时天线的方向图；(d)为rot1变化时天线的方向图。
具体实施方式
[0031]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0032]如图1
‑
图2所示，本专利技术实施例的具有宽频带双波束的基片集成波导背腔缝隙天
线，该天线基于基片集成波导结构，包括三层：下层为金属表面，作为接地板；中间层为介质板；上层为金属表面；其中：
[0033]上层的金属表面包括：W型缝隙、接地功率共面馈电结构、微带馈电线；W型缝隙关于天线中心呈镜像对称，W型缝隙作为辐射单元，用于在一定宽度的频带范围内产生双波束辐射，且两个波束关于天线中心也呈镜像对称；接地功率共面馈电结构设置在W型缝隙的一侧，用于实现宽阻抗带宽特性；微带馈电线设置在接地功率共面馈电结构的一侧，且微带馈电线被加载在接地功率共面馈电结构内导体的末端；下层、中间层、上层的边缘还设置有一圈等间距排列的金属化通孔。
[0034]W型缝隙和接地功率共面馈电结构蚀刻在上层金属表面上，接地功率共面馈电结构为两个L型缝隙，且两个L型缝隙关于天线中心呈镜像对称。
[0035]通过采用接地共面波导馈电技术，展宽了天线的带宽。同时，在基片集成波导结构的上表面开缝隙，在13.4GHz
‑
14.1GHz的频带范围内产生双波束辐射特性。同时在天线的腔体内引入了接地共面波导结构，利用两个横向槽激励腔体内的模式，实现展宽阻抗频带的效果。
[0036]在本专利技术的另一个具体实施例中：
[0037]1、天线设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有宽频带双波束的基片集成波导背腔缝隙天线，其特征在于，该天线基于基片集成波导结构，包括三层：下层(1)为金属表面，作为接地板；中间层(2)为介质板；上层(3)为金属表面；其中：上层的金属表面包括：W型缝隙(4)、接地功率共面馈电结构(5)、微带馈电线(6)；W型缝隙(4)关于天线中心呈镜像对称，W型缝隙(4)作为辐射单元，用于在一定宽度的频带范围内产生双波束辐射，且两个波束关于天线中心也呈镜像对称；接地功率共面馈电结构(5)设置在W型缝隙(4)的一侧，用于实现宽阻抗带宽特性；微带馈电线(6)设置在接地功率共面馈电结构(5)的一侧，且微带馈电线(6)被加载在接地功率共面馈电结构(5)内导体的末端；下层(1)、中间层(2)、上层(3)的边缘还设置有一圈等间距排列的金属化通孔(7)。2.根据权利要求1所述的具有宽频带双波束的基片集成波导背腔缝隙天线，其特征在于，W型缝隙(4)和接地功率共面馈电结构(5)蚀刻在上层金属表面上，接地功率共面馈电结构(5)为两个L型缝隙，且两个L型缝隙关于天线中心呈镜像对称。3.根据权利要求1所述的具有宽频带双波束的基片集成波导背腔缝隙天线，其特征在于，介质板采用Rogers5880板。4.根据权利要求3所述的具有宽频带双波束的基片集...

【专利技术属性】
技术研发人员：李霜，吴为军，温定娥，谭辉，赵逸夫，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：