单层双向波束扫描缝隙阵列天线制造技术

本发明专利技术公开了一种单层双向波束扫描缝隙阵列天线，其特征在于，包括：相控单元，所述相控单元是由加载有控制器件的两个领带形缝隙所成结构；其中，每个相控单元可以提供两个辐射相位值0

【技术实现步骤摘要】
单层双向波束扫描缝隙阵列天线


[0001]本专利技术涉及无线通信领域，具体而言，涉及一种单层双向波束扫描缝隙阵列天线。

技术介绍

[0002]随着通信技术的发展，当前天线逐渐趋向于小型化以及多功能化。介质集成波导以将立体波导结构平面化为优势，将天线与印制电路板工艺完美结合，在符合当前流行的集成加工工艺的同时减小了电路的价格、重量以及体积。而且，当前印制电路板的制作工艺较为成熟，可以精准地控制产品的加工尺寸，有助于实现并提高天线的电性能。
[0003]近年来，以介质集成波导天线受到广泛关注并在各种通信场景中得到应用。其中，介质集成波导背腔缝隙阵列天线继承了传统背腔开缝天线的优点，并在成本、外形和平面集成方面展示出额外的优势，因此是波束扫描天线设计的良好选择。过去十年，国内外提出了一系列基于介质集成波导的波束扫描方法，最常用的是通过对缝隙阵列加载电子器件实现波束扫描功能，而传统的介质集成波导背腔缝隙阵列天线只能够实现单向波束扫描功能，这使得介质集成波导背腔缝隙阵列天线的应用受到一定的限制，于是如何提升介质集成波导背腔缝隙阵列天线的波束扫描范围成为了当前的研究热点。基于此，本专利技术提出了一种单层双向波束扫描缝隙阵列天线，具有集成度高、辐射效率高、波束扫描范围宽以及成本低等优点，有望在天线系统中得到广泛应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种单层双向波束扫描缝隙阵列天线，具有集成度高、辐射效率高、波束扫描范围宽以及成本低等优势。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种单层双向波束扫描缝隙阵列天线，其特征在于，包括：相控单元，所述相控单元是由加载有控制器件的两个领带形缝隙所成结构；其中，每个相控单元可以提供两个辐射相位值0
°
和180
°
，介质集成波导的上层金属板和下层金属板上设置有相控单元，通过控制器件的状态以实现双向波束扫描功能；天线结构从上至下依次包括第一金属层1、介质基片2、第二金属层3，以及圆柱形金属连接杆4。
[0006]进一步，所述的相控单元由两个对称分布的两个领带形缝隙，每个领带形缝隙中心加载一个控制器件7以控制开槽缝隙的辐射状态，通过切换两个控制器件所处状态，得到两种辐射相位具有180
°
差。
[0007]进一步，所述的第一层金属1设置有均匀分布的调相单元5，所述的第一层金属3设置有均匀分布的调相单元6，每个调相单元之间的距离为0.5λ，λ为工作频点12.5GHz对应的自由空间波长。
[0008]进一步，所述圆柱形金属连接杆4均匀分布介质基片2四周边缘；所述圆柱形金属连接杆4连接着第一金属层1和第二金属层3，构成一个单边开路的腔体结构，以此形成介质集成波导的金属壁；所述介质基片所采用的材料包括但并不局限于F4BM220，所述第一金属层1和第二金属层3的平面尺寸与介质基片2相同。
[0009]进一步，所述的单层双向波束扫描缝隙阵列天线的工作频率为12.5GHz；所述的单层双向波束扫描缝隙阵列天线的工作频率为12.5GHz；通过切换控制器件所处状态，实现双向波束扫描范围分别为0
°
～74
°
和180
°
～254
°
，最高增益为10.6dBi。
[0010]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0011]1.本专利技术的单层双向波束扫描缝隙阵列天线通过在上下两个金属层上设置多个密集分布的缝隙槽，具有尺寸小、结构紧凑、辐射效率高以及系统简单可靠等优点，适用于小型基站和空间受限的场景中；
[0012]2.本专利技术的单层双向双线极化缝隙阵列天线选用厚度为1mm的单层F4BM220材料作为介质基片，在高频板材中成本较低，易于批量生产和大规模应用；
[0013]3.本专利技术的单层双向双线极化缝隙阵列天线通过设置上下两个金属层上的缝隙槽位置交错以实现辐射极化隔离度较高的双向波束，同时通过在开槽缝隙中心加载开关型器件实现灵活的波束控制，实现较宽的波束扫描覆盖范围，能够满足多波束基站对宽角扫描覆盖的需求。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，其中：
[0015]1‑
第一金属层，2
‑
介质基片，3
‑
第二金属层，4
‑
圆柱形金属连接杆，5
‑
上层调相单元，6
‑
下层调相单元，7
‑
控制器件。
[0016]图1是本专利技术一个实施例的单层双向波束扫描缝隙阵列天线的主视结构示意图。
[0017]图2是本专利技术一个实施例的单层双向波束扫描缝隙阵列天线的顶部结构示意图。
[0018]图3是本专利技术一个实施例的单层双向波束扫描缝隙阵列天线的底部结构示意图。
[0019]图4是本专利技术一个实施例的单层双向波束扫描缝隙阵列天线不同辐射波束的仿真反射系数幅度。
[0020]图5是本专利技术一个实施例的单层双向波束扫描缝隙阵列天线不同辐射波束的仿真增益幅度。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和表示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0022]本专利技术提供的单层双向波束扫描缝隙阵列天线，具体实施方式如下：
[0023]请参照图1
‑
3，本实例提供了一种单层双向波束扫描缝隙阵列天线，其特征在于，包括：相控单元，所述相控单元是由加载有控制器件的两个领带形缝隙所成结构；其中，每个相控单元可以提供两个辐射相位值0
°
和180
°
，介质集成波导的上层金属板和下层金属板上设置有相控单元，通过控制器件的状态以实现双向波束扫描功能；天线结构从上至下依次包括第一金属层1、介质基片2、第二金属层3，以及圆柱形金属连接杆4。所述的相控单元由两个对称分布的两个领带形缝隙，每个领带形缝隙中心加载一个控制器件7以控制开槽
缝隙的辐射状态，通过切换两个控制器件所处状态，得到两种辐射相位具有180
°
差。所述的第一层金属1设置有均匀分布的调相单元5，所述的第一层金属3设置有均匀分布的调相单元6，每个调相单元之间的距离为0.5λ，λ为工作频点12.5GHz对应的自由空间波长。所述圆柱形金属连接杆4均匀分布介质基片2四周边缘；所述圆柱形金属连接杆4连接着第一金属层1和第二金属层3，构成一个单边开路的腔体结构，以此形成介质集成波导的金属壁；所述介质基片所采用的材料包括但并不局限于F4BM220，所述第一金属层1和第二金属层3的平面尺寸与介质基片2相同。所述的单层双向波束扫描缝隙阵列天线的工作频率为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单层双向波束扫描缝隙阵列天线，其特征在于，包括：相控单元，所述相控单元是由加载有控制器件的两个领带形缝隙所成结构；其中，每个相控单元可以提供两个辐射相位值0
°
和180
°
，介质集成波导的上层金属板和下层金属板上设置有相控单元，通过控制器件的状态以实现双向波束扫描功能；天线结构从上至下依次包括第一金属层1、介质基片2、第二金属层3，以及圆柱形金属连接杆4。2.根据权利要求1所述的单层双向波束扫描缝隙阵列天线，其特征在于，所述的相控单元由两个对称分布的两个领带形缝隙，每个领带形缝隙中心加载一个控制器件7以控制开槽缝隙的辐射状态，通过切换两个控制器件所处状态，得到两种辐射相位具有180
°
差。3.根据权利要求1所述的单层双向波束扫描缝隙阵列天线，其特征在于，所述的第一层金属1设置有均匀分布的调相单元5，所述的第一层金属3设置有均匀分布的调相单元6，每个调...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，李玄，陈正川，田中，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：