一种有源集成毫米波SIW双极化缝隙天线制造技术

本发明专利技术公开了一种有源集成毫米波SIW双极化缝隙天线，通过将两路AB类射频功率放大器与SIW双极化缝隙天线无缝级联而成，每路AB类射频功率放大器分别与SIW双极化缝隙天线直接连接，每路AB类射频功率放大器分别用于将输入其内的射频信号放大后得到放大射频信号输出至SIW双极化缝隙天线，SIW双极化缝隙天线用于将其中一路AB类射频功率放大器输出至其处的放大射频信号转换成呈+45

【技术实现步骤摘要】
一种有源集成毫米波SIW双极化缝隙天线


[0001]本专利技术涉及SIW双极化缝隙天线，尤其是涉及一种有源集成毫米波SIW双极化缝隙天线。

技术介绍

[0002]随着无线通信技术的快速发展，有限的频谱资源已变得十分拥挤。为了获得更大的通信容量和更宽的通信频带，近年来毫米波通信应用不断涌现。发射机是毫米波雷达系统中不可或缺的一部分，射频功率放大器和天线作为发射机的关键部分，通常位于发射机的末端。由于所处位置和功能的特殊，射频功率放大器和天线性能的优劣会直接影响发射机整体性能的优劣。因此，射频功率放大器的效率和线性度的提升以及天线结构和性能的改进对提高毫米波雷达系统整体效率和发射性能有着重要意义。
[0003]传统的线性射频功率放大器(Power amplifier,PA)的工作频率很高，但相对频带较窄，一般都采用选频网络作为负载回路。线性射频功率放大器按照电流导通角的不同，主要分为甲(A)类射频功率放大器、甲乙(AB)类射频功率放大器和乙(B)类射频功率放大器这三类。A类射频功率放大器的效率低于AB类射频功率放大器和B类射频功率放大器，但其增益和线性度是几类中最好的。AB类射频功率放大器和B类射频功率放大器都能适用于大功率工作状态，B类射频功率放大器的输出功率和效率是三类中最高的。对比以上三类射频功率放大器的优缺点，AB类射频功率放大器兼容了A类射频功率放大器与B类射频功率放大器的优势，比A类射频功率放大器提高了小信号输入时的效率，随着输出功率的增大，效率也增高；同时，它的效率比以及保真度而言，都优于A类射频功率放大器和B类射频功率放大器。未来发展趋向是越来越多的采用高偏流的AB类射频功率放大器，以减少低电平信号的失真。
[0004]天线在发射机中起到发射和接收电磁波作用，天线性能的优劣会直接影响毫米波雷达系统传输信息的能力。天线拥有极化特性，且极化方式分为三种：线极化、圆极化和椭圆极化。单一的线极化天线所能承担的通信容量有限，在同一天线中集成多种极化方式能够有效减少毫米波雷达系统中的天线数量，极大地节约开发和制造成本，双极化天线因此被提出。SIW缝隙天线因具有低损耗、低剖面、易集成的特点而被广泛地应用于毫米波雷达系统。SIW双极化缝隙天线在保持SIW缝隙天线优点的基础上，集成了
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两种正交的极化方式，具有较强的抗多径衰落的能力，非常适合应用于毫米波雷达系统。
[0005]传统的有源集成天线的设计方式是先将射频功率放大器和天线单独设计，然后将两者输入输出阻抗匹配到50Ω或者75Ω后再将两者进行级联实现。然而该设计方式中射频功率放大器和天线之间需要额外设置存在将两者输入输出阻抗匹配到50Ω或者75Ω的阻抗匹配等无源网络，不仅会使得有源集成天线集成度下降，还会产生不必要的插入损耗，从而影响有源集成天线的增益和效率。另外，由于贴片天线的平面结构容易与射频功率放大器进行集成，因此常常被研发人员用于有源集成天线的设计。但是，由于贴片天线通常采用微带侧馈的馈电形式与射频功率放大器进行有源集成，导致设计过程中其输入阻抗的调节
较为困难，只能采用匹配网络与射频功率放大器进行连接，这也将导致两者级联而成的有源集成天线尺寸较大、损耗较高，难以适用于毫米波频段。而且，贴片天线实现双极化需要依赖复杂的多层结构，多层结构天线将难以与射频功率放大器进行集成设计。由此，现有的有源集成天线普遍存在尺寸大、损耗高、实现双极化方式复杂等问题。
[0006]设计一款输入阻抗易于调节，实现双极化结构简单的有源集成天线，不仅能够较大程度地减小尺寸，还能降低有源天线的插入损耗，从而改善有源集成天线的增益和效率。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种设计过程中输入阻抗易于调节，实现双极化结构简单，整体尺寸较小，具有高集成度，还具有较低的插入损耗，能够有效改善增益和效率的有源集成毫米波SIW双极化缝隙天线。
[0008]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种有源集成毫米波SIW双极化缝隙天线，通过将两路AB类射频功率放大器与SIW双极化缝隙天线无缝级联而成，每路所述的AB类射频功率放大器分别与所述的SIW双极化缝隙天线直接连接，每路所述的AB类射频功率放大器分别用于将输入其内的射频信号放大后得到放大射频信号输出至所述的SIW双极化缝隙天线，所述的SIW双极化缝隙天线用于将其中一路AB类射频功率放大器输出至其处的放大射频信号转换成呈+45
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线极化特性的电磁波发射出去，另一路AB类射频功率放大器输出至其处的放大射频信号转换成呈
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线极化特性的电磁波发射出去。
[0009]所述的SIW双极化缝隙天线包括从上到下依次层叠的辐射层、介质基板以及馈电层，所述的辐射层包括第一金属板以及设置在所述的第一金属板上的辐射缝隙，所述的第一金属板为矩形板，其长度方向为左右方向，宽度方向为前后方向，厚度方向为上下方向，所述的辐射缝隙包括上下贯穿所述的第一金属板的四个等腰直角三角形槽，四个等腰直角三角形槽的两个底角处均倒相同圆角，将四个等腰直角三角形槽分别称为第一等腰直角三角形槽、第二等腰直角三角形槽、第三等腰直角三角形槽和第四等腰直角三角形槽，所述的第一等腰直角三角形槽和所述的第二等腰直角三角形槽呈左右对称结构，所述的第三等腰直角三角形槽和所述的第四等腰直角三角形槽呈左右对称结构，所述的第一等腰直角三角形槽和所述的第三等腰直角三角形槽呈前后对称结构，所述的第二等腰直角三角形槽和所述的第四等腰直角三角形槽呈前后对称结构，所述的第一等腰直角三角形槽、所述的第二等腰直角三角形槽、所述的第三等腰直角三角形槽和所述的第四等腰直角三角形槽的两条直角边所在侧面分别位于所述的第一金属板沿左右方向的对称平面和沿前后方向的对称平面上；所述的介质基板层叠在所述的第一金属板的下方，所述的介质基板为矩形板，所述的介质基板的前端面与所述的第一金属板的前端面上下齐平，所述的介质基板的后端面与所述的第一金属板的后端面上下齐平，所述的介质基板的左端面与所述的第一金属板的左端面上下齐平，所述的介质基板的右端面与所述的第一金属板的右端面上下齐平；所述的馈电层包括第二金属板、第一矩形馈电线和第二矩形馈电线，所述的第二金属板为矩形板，所述的第二金属板层叠在所述的介质基板的下方，所述的第二金属板的前端面与所述的介质基板的前端面上下齐平，所述的第二金属板的后端面与所述的介质基板的后端面上下齐平，所述的第二金属板的左端面与所述的介质基板的左端面上下齐平，所述的第二金属板的右端面位于所述的介质基板的右端面所在平面的左侧，所述的第二金属板上开设有从其
右端面开始向左延伸的四个矩形槽，四个矩形槽均上下贯穿所述的第二金属板且按照从前到后顺序间隔分布，将四个矩形槽从前到后依次称为第一矩形槽、第二矩形槽、第三矩形槽和第四矩形槽，所述的第一矩形槽的左后角、所述的第二矩形槽的左前角、所述的第三矩形槽的左后角和所述的第四矩形槽的左前角均倒相同的圆角，所述的第一矩形槽和所述的第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有源集成毫米波SIW双极化缝隙天线，其特征在于通过将两路AB类射频功率放大器与SIW双极化缝隙天线无缝级联而成，每路所述的AB类射频功率放大器分别与所述的SIW双极化缝隙天线直接连接，每路所述的AB类射频功率放大器分别用于将输入其内的射频信号放大后得到放大射频信号输出至所述的SIW双极化缝隙天线，所述的SIW双极化缝隙天线用于将其中一路AB类射频功率放大器输出至其处的放大射频信号转换成呈+45
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线极化特性的电磁波发射出去，另一路AB类射频功率放大器输出至其处的放大射频信号转换成呈
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线极化特性的电磁波发射出去。2.根据权利要求1所述的一种有源集成毫米波SIW双极化缝隙天线，其特征在于所述的SIW双极化缝隙天线包括从上到下依次层叠的辐射层、介质基板以及馈电层，所述的辐射层包括第一金属板以及设置在所述的第一金属板上的辐射缝隙，所述的第一金属板为矩形板，其长度方向为左右方向，宽度方向为前后方向，厚度方向为上下方向，所述的辐射缝隙包括上下贯穿所述的第一金属板的四个等腰直角三角形槽，四个等腰直角三角形槽的两个底角处均倒相同圆角，将四个等腰直角三角形槽分别称为第一等腰直角三角形槽、第二等腰直角三角形槽、第三等腰直角三角形槽和第四等腰直角三角形槽，所述的第一等腰直角三角形槽和所述的第二等腰直角三角形槽呈左右对称结构，所述的第三等腰直角三角形槽和所述的第四等腰直角三角形槽呈左右对称结构，所述的第一等腰直角三角形槽和所述的第三等腰直角三角形槽呈前后对称结构，所述的第二等腰直角三角形槽和所述的第四等腰直角三角形槽呈前后对称结构，所述的第一等腰直角三角形槽、所述的第二等腰直角三角形槽、所述的第三等腰直角三角形槽和所述的第四等腰直角三角形槽的两条直角边所在侧面分别位于所述的第一金属板沿左右方向的对称平面和沿前后方向的对称平面上；所述的介质基板层叠在所述的第一金属板的下方，所述的介质基板为矩形板，所述的介质基板的前端面与所述的第一金属板的前端面上下齐平，所述的介质基板的后端面与所述的第一金属板的后端面上下齐平，所述的介质基板的左端面与所述的第一金属板的左端面上下齐平，所述的介质基板的右端面与所述的第一金属板的右端面上下齐平；所述的馈电层包括第二金属板、第一矩形馈电线和第二矩形馈电线，所述的第二金属板为矩形板，所述的第二金属板层叠在所述的介质基板的下方，所述的第二金属板的前端面与所述的介质基板的前端面上下齐平，所述的第二金属板的后端面与所述的介质基板的后端面上下齐平，所述的第二金属板的左端面与所述的介质基板的左端面上下齐平，所述的第二金属板的右端面位于所述的介质基板的右端面所在平面的左侧，所述的所述的第二金属板上开设有从其右端面开始向左延伸的四个矩形槽，四个矩形槽均上下贯穿所述的第二金属板且按照从前到后顺序间隔分布，将四个矩形槽从前到后依次称为第一矩形槽、第二矩形槽、第三矩形槽和第四矩形槽，所述的第一矩形槽的左后角、所述的第二矩形槽的左前角、所述的第三矩形槽的左后角和所述的第四矩形槽的左前角均倒相同的圆角，所述的第一矩形槽和所述的第四矩形槽相对于所述的第二金属板沿左右方向的对称平面前后对称，所述的第二矩形槽和所述的第三矩形槽相对于所述的第二金属板沿左右方向的对称平面前后对称，所述的第一矩形槽如果向后平移能够与所述的第三矩形槽完全重合，所述的第二矩形槽如果向后平移能够与所述的第四矩形槽完全重合，将所述的第二金属板在所述的第一矩形槽和所述的第二矩形槽之间的部分称为第一连接块，将所述的第二金属板在所述的第三矩形槽和和所述的第四矩形槽之间的部分称为第二连接块；所述的辐射缝隙周围
设置有沿一圈分布的多个金属化圆孔，多个金属化圆孔依次贯穿所述的第一金属板和所述的介质基板，多个金属化通孔均位于所述的第二金属板的正上方，用于将所述的第一金属板与所述的第二金属板连接起来，任意一个金属化圆孔不位于所述的第一连接块、所述的第二连接块、所述的第一矩形槽、所述的第二矩形槽、所述的第三矩形槽和所述的第四矩形槽所处区域的正上方；所述的第一矩形馈电线位于所述的第一连接块的右侧，所述的第一矩形馈电线的左端面与所述的第一连接块的右端面一体成型连接，所述的第一矩形馈电线的前端面与所述的第一连接块的前端面位于同一平面，所述的第一矩形馈电线的后端面与所述的第一连接块的后端面位于同一平面，所述的第一矩形馈电线的上端面与所述的第一连接块的上端面位于同一平面，所述的第一矩形馈电线的下端面与所述的第一连接块的下端面位于同一平面，所述的第一矩形馈电线的右端面与所述的第一金属板的右端面上下对齐，所述的第二矩形馈电线位于所述的第二连接块的右侧，所述的第二矩形馈电线的左端面与所述的第二连接块的右端面一体成型连接，所述的第二矩形馈电线的前端面与所述的第二连接块的前端面位于同一平面，所述的第二矩形馈电线的后端面与所述的第二连接块的后端面位于同一平面，所述的第二矩形馈电线的上端面与所述的第二连接块的上端面位于同一平面，所述的第二矩形馈电线的下端面与所述的第二连接块的下端面位于同一平面，所述的第二矩形馈电线的右端面与所述的第一金属板的右端面上下对齐；所述的第一矩形馈电线和所述的第二矩形馈电线与两路AB类射频功率放大器一一对应连接，用于接入两路AB类射频功率放大器输出的放大射频信号，通过所述的第一矩形馈电线输入所述的SIW双极化缝隙天线的放大射频信号被转换成呈+45
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线极化特性的电磁波发射出去，通过所述的第二矩形馈电线输入所述的SIW双极化缝隙天线的放大射频信号被转换成呈
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线极化特性的电磁波发射出去。3.根据权利要求2所述的一种有源集成毫米波SIW双极化缝隙天线，其特征在于多个金属化圆孔围成一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩高飞，陆云龙，黄民拥，林奕彤，尤阳，黄季甫，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：