【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天线的，尤其是指一种小型化宽带滤波基片集成波导喇叭天线及无线通信设备。
技术介绍
1、喇叭天线广泛应用于通信系统、雷达、成像、射电天文学等领域。3d喇叭天线虽然可以用于上述系统，但通常体积大、价格昂贵，且不容易与系统中的其他部件和设备集成。基片集成波导技术提供了一种利用pcb设计过程或其他制造技术来实现喇叭天线的有前途的方法，为设计和实现大规模的平面基片集成电路提供了可能。
技术实现思路
1、本专利技术的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种小型化宽带滤波基片集成波导喇叭天线，该天线通过缩短喇叭扩口部分长度进行纵向小型化；通过在喇叭扩口部分嵌入三组金属通孔阵列来改善恶化的天线增益，在工作通带的上边频和下边频处各引入一个辐射零点，实现滤波功能；通过在中层介质基板的上、下金属层上蚀刻两对缝隙，进一步改善增益和滤波性能。该天线最终同时实现了纵向小型化和宽带滤波性能。
2、本专利技术的第二目的在于提供一种无线通信设备。
3、本专利技术的第一目的通过下述技术方案实现：小型化宽带滤波基片集成波导喇叭天线，包括上、下层介质基板和中层介质基板，所述中层介质基板的上、下表面均设置有金属层，称为上、下金属层，所述中层介质基板从其一端往另一端的方向依次分布有接地共面波导、转换结构、基片集成波导和h面喇叭结构，所述转换结构用于改善馈电处的阻抗匹配，所述中层介质基板向h面喇叭结构的喇叭口径前端延伸一段距离形成供上、下层介质基板安装的安装位，所述上、下层介质基板安
4、进一步，所述上、下层介质基板为一对关于中层介质基板对称的矩形介质块，所述矩形介质块与中层介质基板宽度相等，末端对齐；两排金属柱阵列关于中层介质基板对称，每排金属柱阵列均由尺寸一致、间距相等的多个金属柱构成。
5、进一步，所述三组第一金属通孔阵列由中层介质基板中心线对称的两组第一金属通孔阵列和中层介质基板中心线上的一组第一金属通孔阵列组成，对称的两组第一金属通孔阵列均由沿45°角等间距排列的一组尺寸相同的金属通孔以及阵列末端一个不同直径的金属通孔构成，中心线上的一组第一金属通孔阵列由沿中心线等间距排列的一组尺寸相同的金属通孔构成。
6、进一步，所述蚀刻的两对第一缝隙为中层介质基板的上、下金属层上蚀刻的倾斜角度为45°、关于中层介质基板和中层介质基板中心线对称的四条缝隙。
7、进一步，所述接地共面波导位于中层介质基板的区域称为a区域，该接地共面波导由a区域的中层介质基板部分、a区域的下金属层和蚀刻了一对对称第二缝隙的上金属层及对称设于该对对称第二缝隙两侧的两排第二金属通孔阵列组成，其中，该对对称第二缝隙和两排第二金属通孔阵列关于中层介质基板中心线对称，该两排第二金属通孔阵列平行于中层介质基板中心线，均由等间距排列的尺寸相同的金属通孔构成，两排第二金属通孔阵列分别与上、下金属层相连，两排第二金属通孔阵列的高度为中层介质基板的厚度。
8、进一步，所述转换结构位于中层介质基板的区域称为b区域，该转换结构由b区域的中层介质基板部分、b区域的下金属层和蚀刻了一对对称第三缝隙的上金属层及对称设于该对对称第三缝隙两侧的两排第三金属通孔阵列组成，其中，该对对称第三缝隙和两排第三金属通孔阵列关于中层介质基板中心线对称，该对对称第三缝隙的宽度从朝向基片集成波导方向先增加后减小，该对对称第三缝隙与对称第二缝隙相连，每排第三金属通孔阵列均由等间距排列的尺寸相同的金属通孔构成，两排第三金属通孔阵列当中两两对称的两个金属通孔之间的距离从朝向基片集成波导方向逐渐增加，两排第三金属通孔阵列分别与上、下金属层相连，两排第三金属通孔阵列的高度为中层介质基板的厚度。
9、进一步，所述基片集成波导位于中层介质基板的区域称为c区域，该基片集成波导由c区域的中层介质基板部分、c区域的上、下金属层及两排第四金属通孔阵列组成，其中，两排第四金属通孔阵列关于中层介质基板中心线对称，并平行于中层介质基板中心线，每排第四金属通孔阵列均由等间距排列的尺寸相同的金属通孔构成，c区域的上、下金属层构成基片集成波导的宽边，两排第四金属通孔阵列分别与上、下金属层相连，构成基片集成波导的窄边，两排第四金属通孔阵列的高度为中层介质基板的厚度。
10、进一步，所述h面喇叭结构位于中层介质基板的区域称为d区域，该h面喇叭结构由d区域的中层介质基板部分、d区域的上、下金属层及两排第五金属通孔阵列组成，其中，两排第五金属通孔阵列关于中层介质基板中心线对称，每排第五金属通孔阵列作为h面喇叭结构的e面金属壁，均由等间距排列的尺寸相同的金属通孔构成，两排第五金属通孔阵列当中两两对称的两个金属通孔之间的距离从朝向喇叭口径方向逐渐增加，两排第五金属通孔阵列分别与上、下金属层相连，d区域的上、下金属层作为h面喇叭结构的h面金属壁，两排第五金属通孔阵列的高度为中层介质基板的厚度。
11、本专利技术的第二目的通过下述技术方案实现：无线通信设备，包括上述的小型化宽带滤波基片集成波导喇叭天线。
12、本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
13、1、本专利技术天线通过将喇叭扩口部分的纵向长度减小，可实现天线的纵向小型化；通过在喇叭扩口部分加载金属通孔阵列，矫正电场的相位分布和幅度分布，改善恶化的天线增益，并将滤波性能集成到天线中，同时实现滤波和辐射，实现射频前端小型化；本专利技术天线最终同时实现了小型化和宽带滤波的性能。
14、2、本专利技术天线采用金属通孔阵列和缝隙加载，实现了喇叭扩口部分长度约70％的较高的纵向小型化，阻抗带宽为26.79％(29.48-38.6ghz)，30.05-36.8ghz以及26.93-38.02ghz上增益高于10db，通带内峰值增益为11.7db。在增益曲线的29和39.4ghz处，引入了增益低于-10.85和-9.39db的两个辐射零点，实现了宽带滤波。
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1.小型化宽带滤波基片集成波导喇叭天线，其特征在于，包括上、下层介质基板(1)、(2)和中层介质基板(15)，所述中层介质基板(15)的上、下表面均设置有金属层，称为上、下金属层，所述中层介质基板(15)从其一端往另一端的方向依次分布有接地共面波导(17)、转换结构(18)、基片集成波导(14)和H面喇叭结构，所述转换结构用于改善馈电处的阻抗匹配，所述中层介质基板(15)向H面喇叭结构的喇叭口径前端延伸一段距离形成供上、下层介质基板(1)、(2)安装的安装位，所述上、下层介质基板(1)、(2)安装在上述安装位处，并接近喇叭口径；所述上、下层介质基板(1)、(2)内各加载一排金属柱阵列(3)、(4)，用于改善喇叭口径处的阻抗匹配；将所述H面喇叭结构的喇叭扩口部分长度缩短以实现纵向小型化，并在喇叭扩口部分嵌入三组第一金属通孔阵列(5)、(6)、(7)，用于进行电场的相位和幅度分布矫正来改善恶化的天线增益，在天线工作通带的上边频和下边频处各引入一个辐射零点，用于实现滤波功能；喇叭扩口部分的上、下金属层上蚀刻两对第一缝隙(8)、(9)，用于进一步改善增益和滤波性能。
2.根据
3.根据权利要求2所述的小型化宽带滤波基片集成波导喇叭天线，其特征在于，所述三组第一金属通孔阵列(5)、(6)、(7)由中层介质基板中心线对称的两组第一金属通孔阵列(5)、(6)和中层介质基板中心线上的一组第一金属通孔阵列(7)组成，对称的两组第一金属通孔阵列(5)、(6)均由沿45°角等间距排列的一组尺寸相同的金属通孔以及阵列末端一个不同直径的金属通孔构成，中心线上的一组第一金属通孔阵列(7)由沿中心线等间距排列的一组尺寸相同的金属通孔构成。
4.根据权利要求3所述的小型化宽带滤波基片集成波导喇叭天线，其特征在于，所述蚀刻的两对第一缝隙(8)、(9)为中层介质基板(15)的上、下金属层上蚀刻的倾斜角度为45°、关于中层介质基板(15)和中层介质基板中心线对称的四条缝隙。
5.根据权利要求4所述的小型化宽带滤波基片集成波导喇叭天线，其特征在于，所述接地共面波导(17)位于中层介质基板(15)的区域称为A区域，该接地共面波导(17)由A区域的中层介质基板部分、A区域的下金属层和蚀刻了一对对称第二缝隙(10)的上金属层及对称设于该对对称第二缝隙(10)两侧的两排第二金属通孔阵列(11)组成，其中，该对对称第二缝隙(10)和两排第二金属通孔阵列(11)关于中层介质基板中心线对称，该两排第二金属通孔阵列(11)平行于中层介质基板中心线，均由等间距排列的尺寸相同的金属通孔构成，两排第二金属通孔阵列(11)分别与上、下金属层相连，两排第二金属通孔阵列(11)的高度为中层介质基板(15)的厚度。
6.根据权利要求5所述的小型化宽带滤波基片集成波导喇叭天线，其特征在于，所述转换结构(18)位于中层介质基板(15)的区域称为B区域，该转换结构(18)由B区域的中层介质基板部分、B区域的下金属层和蚀刻了一对对称第三缝隙(12)的上金属层及对称设于该对对称第三缝隙(12)两侧的两排第三金属通孔阵列(13)组成，其中，该对对称第三缝隙(12)和两排第三金属通孔阵列(13)关于中层介质基板中心线对称，该对对称第三缝隙(12)的宽度从朝向基片集成波导(14)方向先增加后减小，该对对称第三缝隙(12)与对称第二缝隙(10)相连，每排第三金属通孔阵列(13)均由等间距排列的尺寸相同的金属通孔构成，两排第三金属通孔阵列(13)当中两两对称的两个金属通孔之间的距离从朝向基片集成波导(14)方向逐渐增加，两排第三金属通孔阵列(13)分别与上、下金属层相连，两排第三金属通孔阵列(13)的高度为中层介质基板(15)的厚度。
7.根据权利要求6所述的小型化宽带滤波基片集成波导喇叭天线，其特征在于，所述基片集成波导(14)位于中层介质基板(15)的区域称为C区域，该基片集成波导(14)由C区域的中层介质基板部分、C区域的上、下金属层及两排第四金属通孔阵列(19)组成，其中，两排第四金属通孔阵列(19)关于中层介质基板中心线对称，并平行于中层介质基板中心线，每排第四金属通孔阵列(19)均由等间距排列的尺寸相同的金属通孔构成，C区域的上、下金属层构成基片集成波导(14)的宽边，两排第四金属通孔阵列(19)分别与上、下金属层相连...
【技术特征摘要】
1.小型化宽带滤波基片集成波导喇叭天线，其特征在于，包括上、下层介质基板(1)、(2)和中层介质基板(15)，所述中层介质基板(15)的上、下表面均设置有金属层，称为上、下金属层，所述中层介质基板(15)从其一端往另一端的方向依次分布有接地共面波导(17)、转换结构(18)、基片集成波导(14)和h面喇叭结构，所述转换结构用于改善馈电处的阻抗匹配，所述中层介质基板(15)向h面喇叭结构的喇叭口径前端延伸一段距离形成供上、下层介质基板(1)、(2)安装的安装位，所述上、下层介质基板(1)、(2)安装在上述安装位处，并接近喇叭口径；所述上、下层介质基板(1)、(2)内各加载一排金属柱阵列(3)、(4)，用于改善喇叭口径处的阻抗匹配；将所述h面喇叭结构的喇叭扩口部分长度缩短以实现纵向小型化，并在喇叭扩口部分嵌入三组第一金属通孔阵列(5)、(6)、(7)，用于进行电场的相位和幅度分布矫正来改善恶化的天线增益，在天线工作通带的上边频和下边频处各引入一个辐射零点，用于实现滤波功能；喇叭扩口部分的上、下金属层上蚀刻两对第一缝隙(8)、(9)，用于进一步改善增益和滤波性能。
2.根据权利要求1所述的小型化宽带滤波基片集成波导喇叭天线，其特征在于，所述上、下层介质基板(1)、(2)为一对关于中层介质基板(15)对称的矩形介质块，所述矩形介质块与中层介质基板(15)宽度相等，末端对齐；两排金属柱阵列(3)、(4)关于中层介质基板(15)对称，每排金属柱阵列均由尺寸一致、间距相等的多个金属柱构成。
3.根据权利要求2所述的小型化宽带滤波基片集成波导喇叭天线，其特征在于，所述三组第一金属通孔阵列(5)、(6)、(7)由中层介质基板中心线对称的两组第一金属通孔阵列(5)、(6)和中层介质基板中心线上的一组第一金属通孔阵列(7)组成，对称的两组第一金属通孔阵列(5)、(6)均由沿45°角等间距排列的一组尺寸相同的金属通孔以及阵列末端一个不同直径的金属通孔构成，中心线上的一组第一金属通孔阵列(7)由沿中心线等间距排列的一组尺寸相同的金属通孔构成。
4.根据权利要求3所述的小型化宽带滤波基片集成波导喇叭天线，其特征在于，所述蚀刻的两对第一缝隙(8)、(9)为中层介质基板(15)的上、下金属层上蚀刻的倾斜角度为45°、关于中层介质基板(15)和中层介质基板中心线对称的四条缝隙。
5.根据权利要求4所述的小型化宽带滤波基片集成波导喇叭天线，其特征在于，所述接地共面波导(17)位于中层介质基板(15)的区域称为a区域，该接地共面波导(17)由a区域的中层介质基板部分、a区域的下金属层和蚀刻了一对对称第二缝隙(10)的上金属层及对称设于该对对称第二缝隙(10)两侧的两排第二金属通孔阵列(11)组成，其中，该对对称第二缝隙(10)和两排第二金属通孔阵列(11)关于中层介质基板中心线对...
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