一种高带宽SIW圆极化滤波天线制造技术

本发明专利技术公开了一种高带宽SIW圆极化滤波天线，自下而上依次包括：第一金属层、第一介质层、第二金属层、第二介质层、第三金属层、第三介质层以及第四介质层；其中，第二金属层上设有若干个辐射窗口；第三金属层上设有一个半圆形缝隙，半圆形缝隙内部嵌套有一个半圆形的第一微带贴片；第四介质层上形成有第三SIW谐振腔，第三SIW谐振腔内设有若干与辐射窗口对应交叠的第二微带贴片，且第二微带贴片相对竖直方向具有一定的偏转角度。本发明专利技术提供的高带宽SIW圆极化滤波天线在小型化的基础上同时实现了圆极化与带通滤波的辐射特性，此外，还获得了较宽的增益带宽与轴比带宽，解决了现有技术中圆极化滤波天线带宽较窄、适用范围有限的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种高带宽SIW圆极化滤波天线


[0001]本专利技术属于卫星无线通信
，具体涉及一种高带宽SIW圆极化滤波天线。

技术介绍

[0002]卫星通信就是利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电磁波，从而实现两个或多个地球站之间的通信。其中，天线作为发射或接收电磁波的部件，在卫星通信系统中扮演着重要角色。随着卫星通信技术的发展，为了应对卫星通信中遇到的频段拥挤、极化失配以及窄带宽等问题，科研人员设计出一种可同时覆盖X波段和Ku波段的圆极化天线。进一步地，为了满足小型化以及对电路性能日益严峻的要求，通常将滤波器与天线这两个射频前端电路的主要部件进行一体化协同设计。
[0003]在现有的相关技术中，常通过复杂排布的馈电网络与微带天线相耦合的形式以达到圆极化和滤波的效果，但这一实现机制提高了设计的难度，同时增加了馈电网络的占用面积，并不利于天线模块小型化的实现以及实际生产。
[0004]此外，相关技术中还提供了一种基于SIW腔体实现的垂直堆叠结构的圆极化滤波天线。通过在SIW腔体中特殊位置设置激励，产生出多重的高阶谐振模式，以达到满意的辐射效果。然而电场复杂分布的高阶模式并不利于广泛应用，并且较窄的轴比带宽与增益带宽仍有待进一步改善。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种高带宽SIW圆极化滤波天线。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]一种高带宽SIW圆极化滤波天线，自下而上依次包括：第一金属层、第一介质层、第二金属层、第二介质层、第三金属层、第三介质层以及第四介质层；其中，
[0007]所述第一金属层上设置有一共面波导结构；
[0008]所述第一介质层上设有多个第一通孔，多个所述第一通孔均匀排布以形成具有一个输入窗口的第一SIW谐振腔；沿垂直于第一金属层所在平面的方向，所述输入窗口的正投影与所述共面波导结构的正投影交叠；
[0009]所述第二金属层上设有若干个辐射窗口；
[0010]所述第二介质层上设有多个第二通孔，多个所述第二通孔均匀排布以形成第二SIW谐振腔；沿垂直于第一金属层所在平面的方向，所述辐射窗口的正投影位于所述第二SIW谐振腔的中心位置；
[0011]所述第三金属层上设有一个半圆形缝隙，所述半圆形缝隙内部嵌套有一个半圆形的第一微带贴片；沿垂直于第一金属层所在平面的方向，所述半圆形缝隙和所述第一微带贴片的正投影均位于所述第二SIW谐振腔内，且与所述辐射窗口的正投影交叠；
[0012]所述第四介质层上设有多个第三通孔，多个所述第三通孔均匀排布以形成第三SIW谐振腔；所述第三SIW谐振腔内设有若干与所述辐射窗口对应交叠的第二微带贴片，且
所述第二微带贴片相对竖直方向具有一定的偏转角度。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述辐射窗口为矩形或者圆形。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述辐射窗口的中心位置相对所述第一SIW谐振腔的中心位置向左具有一定的偏移。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述半圆形缝隙和所述半圆形的第一微带贴片边缘间距处处相等，且两者的直径方向相对竖直方向均旋转有一定角度。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述第二微带贴片包括一个经过切割且与所述第一微带贴片交叠的半圆形微带贴片。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，所述第一微带贴片的谐振频率与所述第二SIW谐振腔的中心频率相等。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，所述第一金属层上还设有多个第四通孔，多个所述第四通孔形成第一圆形区域；所述第二金属层上还设有多个第五通孔，所述第五通孔形成第二圆形区，且所述辐射窗口位于所述第二圆形区域内。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，所述第三金属层还包括多个第六通孔，多个所述第六通孔形成第三圆形区域，所述半圆形缝隙与所述半圆形的第一微带贴片均位于所述第三圆形区域内。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，所述第一介质层、第二介质层、第三介质层以及第四介质层的材料均为介电常数为2.2、损耗正切为0.0009的duroid5880罗杰斯材料；其中，第一介质层厚度为0.508mm，第二介质层厚度为1.524mm，第三介质层厚度为0.762mm，第四介质层厚度为0.762mm。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，所述第二SIW谐振腔为圆形SIW腔体，其几何半径r
cav
的计算公式为：
[0022][0023]其中，c表示自由空间中的光速，ε
r
表示第二介质层材料的相对介电常数，μ
r
表示第二介质层的磁导率，f
r
表示第二SIW谐振腔工作的中心频率；
[0024]所述半圆形的第一微带贴片等效半径的计算公式为：
[0025][0026]其中，k
mn
表示m阶Bessel函数导数的第n个零点，h表示第二介质层的厚度，r表示半圆形的第一微带贴片的几何半径。
[0027]本专利技术的有益效果：
[0028]本专利技术提供的高带宽SIW圆极化滤波天线通过第四介质层中旋转一定角度的第二微带贴片与第二金属层中的辐射窗口协同产生圆极化辐射，同时在中间的第三金属层和第二介质层中增加第一微带贴片与第二SIW谐振腔的嵌套耦合结构，以产生带通的滤波效果，从而在小型化的基础上同时实现了圆极化与带通滤波的辐射特性，此外，还获得了较宽的增益带宽与轴比带宽，解决了现有技术中圆极化滤波天线带宽较窄、适用范围有限的问题。
[0029]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0030]图1是本专利技术实施例提供的一种高带宽SIW圆极化滤波天线的结构示意图；
[0031]图2是本专利技术实施例提供的第一金属层的一种结构示意图；
[0032]图3是本专利技术实施例提供的第一介质层的一种结构示意图；
[0033]图4是本专利技术实施例提供的第二金属层的一种结构示意图；
[0034]图5是本专利技术实施例提供的第二介质层的一种结构示意图；
[0035]图6是本专利技术实施例提供的第三金属层的一种结构示意图；
[0036]图7是本专利技术实施例提供的第三介质层的一种结构示意图；
[0037]图8是本专利技术实施例提供的第四介质层的一种结构示意图；
[0038]图9是本专利技术实施例提供的反射损耗仿真结果示意图；
[0039]图10是本专利技术实施例提供的增益随频率变化趋势仿真结果示意图；
[0040]图11是本专利技术实施例提供的轴比随频率分布仿真结果示意图。
具体实施方式
[0041]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0042]实施例一
[0043]请参见图1，图1是本专利技术实施例提供的一种高带宽SIW圆极化滤波天线的结构示意图，其自下而上依次包括：第一金属层1、第一介质层2、第二金属层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高带宽SIW圆极化滤波天线，其特征在于，自下而上依次包括：第一金属层(1)、第一介质层(2)、第二金属层(3)、第二介质层(4)、第三金属层(5)、第三介质层(6)以及第四介质层(7)；其中，所述第一金属层(1)上设置有一共面波导结构(101)；所述第一介质层(2)上设有多个第一通孔(201)，多个所述第一通孔(201)均匀排布以形成具有一个输入窗口(202)的第一SIW谐振腔(203)；沿垂直于第一金属层(1)所在平面的方向，所述输入窗口(202)的正投影与所述共面波导结构(101)的正投影交叠；所述第二金属层(3)上设有若干个辐射窗口(301)；所述第二介质层(4)上设有多个第二通孔(401)，多个所述第二通孔(401)均匀排布以形成第二SIW谐振腔(402)；沿垂直于第一金属层(1)所在平面的方向，所述辐射窗口(301)的正投影位于所述第二SIW谐振腔(402)的中心位置；所述第三金属层(5)上设有一个半圆形缝隙(501)，所述半圆形缝隙(501)内部嵌套有一个半圆形的第一微带贴片(502)；沿垂直于第一金属层(1)所在平面的方向，所述半圆形缝隙(501)和所述第一微带贴片(502)的正投影均位于所述第二SIW谐振腔(402)内，且与所述辐射窗口(301)的正投影交叠；所述第四介质层(7)上设有多个第三通孔(701)，多个所述第三通孔(701)均匀排布以形成第三SIW谐振腔(702)；所述第三SIW谐振腔(702)内设有若干与所述辐射窗口(301)对应交叠的第二微带贴片(703)，且所述第二微带贴片(703)相对竖直方向具有一定的偏转角度。2.根据权利要求1所述的高带宽SIW圆极化滤波天线，其特征在于，所述辐射窗口(301)为矩形或者圆形。3.根据权利要求1所述的高带宽SIW圆极化滤波天线，其特征在于，所述辐射窗口(301)的中心位置相对所述第一SIW谐振腔(203)的中心位置向左具有一定的偏移。4.根据权利要求1所述的高带宽SIW圆极化滤波天线，其特征在于，所述半圆形缝隙(501)和所述半圆形的第一微带贴片(502)边缘间距处处相等，且两者的直径方向相对竖直方向均旋转有一定角度。5.根据权利要求1所述的高带宽SIW圆极...

【专利技术属性】
技术研发人员：董刚，姚奕彤，朱樟明，杨银堂，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：