一种基于基片集成波导高次模式的差分天线阵列制造技术

本发明专利技术公开的一种基于基片集成波导高次模式的差分天线阵列，包括第一介质板、第二介质板、第三介质板和第四介质板，在第一介质板的下、上表面分别设置有第一金属层和第二金属层，在第二介质板的上表面设有第三金属层，在第三介质板的上表面设有第四金属层。在第一金属层上设有微带功分器，在第二金属层上且对应于微带功分器的每一路靠近末端的位置处均设置有第一耦合缝隙，第二介质板上设置有多个子阵列，且在第三金属层上设置有第二耦合缝隙，在第四金属层上对应于每个第二耦合缝隙位置处设置有金属贴片，每两个相邻且相向放置的金属贴片构成一对差分微带线。是一种具有宽带、低剖面、低交叉极化、带内性能稳定、工作于Ka波段的差分天线阵列。段的差分天线阵列。段的差分天线阵列。

【技术实现步骤摘要】
一种基于基片集成波导高次模式的差分天线阵列


[0001]本专利技术涉及天线
，特别涉及一种基于基片集成波导高次模式的差分天线阵列。

技术介绍

[0002]差分天线是一种常见的天线类型，其通常采用两路等幅反相的信号进行馈电，具有低交叉极化、方向图对称、高共模信号抑制率等的优点。为了实现差分馈电，常见的方法包括：一、采用等幅分配的一分二路功分器，然后通过调整输出端的两条传输线长度来实现180度相位差，例如(W.Yang,K.Ma,K.S.Yeo and W.M.Lim,"A compact high
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performance patch antenna array for 60
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GHz applications,"IEEE Antennas Wireless Propag.Lett.,vol.15,pp.313
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316,2016)中所示的微带线差分电路；二、采用180度耦合器，如(X.S.Fang,K.W.Leung,E.H.Lim and R.S.Chen,"Compact differential rectangular dielectric resonator antenna,"IEEE Antennas Wireless Propag.Lett.,vol.9,pp.662
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665,2010)中所示的微带环形混合器和(J.M.Rebollar,J.Esteban and J.E.Page,"Full wave analysis of three and four
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port rectangular waveguide junctions,"IEEE Trans.Microw.Theory Tech.,vol.42,no.2,pp.256
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263,Feb.1994)中所示的魔T混合器；三、采用E面波导功分器，这种功分器在两个输出端具有天然的差分特性，如(X.Ruan,K.B.Ng and C.H.Chan,"A differentially fed transmission
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line
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excited magnetoelectric dipole antenna array for 5G applications,"IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.66,no.10,pp.5224
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5230,Oct.2018)所示；四、通过在金属板或波导结构上开设切割电流线的缝隙，缝隙两侧的电流常被视为差分信号，如(H.
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T.Hu and C.H.Chan,"Substrate
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integrated
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waveguide
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fed wideband filtering antenna for millimeter
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wave applications,"IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.69,no.12,pp.8125
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8135,Dec.2021)所示；五、采用双导体传输线，传输线中两个导体上的信号也可以被视为是差分信号，如(R.A.Alhalabi and G.M.Rebeiz,"High
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gain yagi
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uda antennas for millimeter
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wave switched
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beam systems,"IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.57,no.11,pp.3672
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3676,Nov.2009.)所示。以上这些都是较为常见的差分电路方案，但是都或多或少存在一些问题，例如：方案一和方案二中的环形混合器，它们的阻抗带宽通常较窄，而且差分相位随频率变化较为明显，很难在宽带范围内保持恒定的180度相位差；方案三和方案二中的魔T混合器，由于其特殊的E面波导T形结结构，虽然可以在阻抗带宽范围内实现理想的180度相位差，但是器件结构却太过复杂，往往为立体结构，较难集成于PCB板上；对于方案四和方案五，严格来讲它们所产生的信号并非理想的差分信号，因为很难保证缝隙两侧或者双导体传输线中两个导体之上的电流完全等幅且反相，它们所产生的差分信号中可能混有共模干扰。另一方面，当差分馈电电路应用于天线阵列时，还需考虑阵列布局、尺寸、馈线走线等问题，以上方案都较难兼顾这些问题。因此，提出一种具有宽阻抗带宽、输出端信号完全等幅且反相、可集成于PCB板、适用于天线阵
列馈电的差分电路是具有实际意义的。
[0003]近年来，人们对波导结构中的高次模式展开了深入的研究。研究发现，矩形波导中的高次模式具有半波长反相的特性，即对于TE
n0
(n≥2)的行波模式，在横向方向(角标n的方向)上相邻的两个半波长的电场具有180度的天然相位差，因此，只要高次模式的波导可以满足输入端的阻抗匹配条件，那么在整个阻抗带宽范围内输出端相位差则可以恒定差分。目前，已报道的高次模天线研究通常聚焦在利用高次模式波导来实现天线阵列馈电网络的简化方面，且此类天线大多工作于高次的腔体谐振模式，通常带宽较窄，例如(W.Han,F.Yang,J.Ouyang and P.Yang,"Low
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cost wideband and high
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gain slotted cavity antenna using high
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order modes for millimeter
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wave application,"IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.63,no.11,pp.4624
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4631,Nov.2015)所示，不能满足人们的使用需求。

技术实现思路

[0004]为了解决传统差分馈电电路较难实现：宽带、恒定差分相位、集成于PCB板、适用于天线阵列馈电等问题，本专利技术提供一种基于基片集成波导高次模式的差分天线阵列，是一种具有宽带、低剖面、低交叉极化、带内性能稳定、工作于Ka波段的差分天线阵列。
[0005]为了实现本专利技术目的，本专利技术提供的一种基于基片集成波导高次模式的差分天线阵列，从下到上依次设置有第一介质板、第二介质板、第三介质板和第四介质板，在所述第一介质板的下表面和上表面分别设置有第一金属层和第二金属层，在所述第二介质板的上表面设置有第三金属层，在所述第三介质板的上表面设置有第四金属层，其中，
[0006]在所述第一金属层上设置有微带功分器，在所述第二金属层上且对应于所述微带功分器的每一路靠近末端的位置处均设置有所述第一耦合缝隙，所述第二介质板上设置有多个子阵列，且在所述第三金属层上对应于每个所述子阵列的位置处设置有第二耦合缝隙，在所述第四金属层上对应于每个所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于基片集成波导高次模式的差分天线阵列，其特征在于，从下到上依次设置有第一介质板(21)、第二介质板(22)、第三介质板(23)和第四介质板(24)，在第一介质板(21)的下表面和上表面分别设置有第一金属层(25)和第二金属层(26)，在第二介质板(22)的上表面设置有第三金属层(27)，在第三介质板(23)的上表面设置有第四金属层(28)，其中，在第一金属层(25)上设置有微带功分器(31)，在第二金属层(26)上且对应于微带功分器(31)的每一路靠近末端的位置处均设置有第一耦合缝隙(32)，第二介质板(22)上设置有多个子阵列(41)，且在第三金属层(27)上对应于每个子阵列(41)的位置处设置有第二耦合缝隙(42)，在第四金属层(28)上对应于每个第二耦合缝隙(42)位置处设置有与之正交的金属贴片，每两个相邻且相向放置的金属贴片构成一对差分微带线(51)。2.根据权利要求1所述的一种基于基片集成波导高次模式的差分天线阵列，其特征在于，第四介质板(24)为纯介质板，上、下表面均无金属图形。3.根据权利要求1所述的一种基于基片集成波导高次模式的差分天线阵列，其特征在于，微带功分器(31)为一个一分三十二路的五级微带功分器。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：马自龙，杨开，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：