基片集成波导馈电的双偶极子天线及阵列制造技术

本发明专利技术公开一种基片集成波导馈电的双偶极子天线，由两个印刷偶极子组成双偶极子辐射单元，其特征在于：两个印刷偶极子由印刷平行双线连接，采用基片集成波导激励馈电印刷平行双线；微带输入端口和所述基片集成波导之间通过微带渐变线连接，所述基片集成波导和所述双偶极子辐射单元之间通过渐变型印刷平行双线连接，它频段宽、增益高，既可作为独立的天线使用也可作为基本的辐射单元构成天线系统。本发明专利技术还公开一种基片集成波导功率分配器馈电的双偶极子天线阵列，它是一种宽频带的定向高增益天线阵列，该天线使用基片集成波导功率分配器作为馈电网络，采用双偶极子作为独立辐射单元，可以应用于通信系统等领域中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种印刷偶极子天线，具体涉及一种基片集成波导及其功率分配器馈 电的双偶极子天线及阵列。
技术介绍
近年来，无线通信技术得到了快速发展并获得了广泛应用。越来越多的通信系统 要求低成本、易制作、易于和其它微波射频平面电路集成的天线。高频段、宽频带、高增益、 定向辐射、易制作、易集成的天线是目前的研究热点之一。印刷偶极子天线是常见的平面天 线，易制作且易实现与其它微波射频电路的共面集成。但是单个偶极子的增益有限，为提高 辐射增益，可将偶极子组成阵列，但同一个阵列中的振子数目越多，馈电网络就会越复杂， 如果可以提高单个辐射单元的辐射增益，可以减低馈电网络的复杂度。同时在Ku及更高的 频段，常见的微带馈电网络或者印刷平行双线馈电网络，损耗大、寄生辐射严重，会极大地 影响天线的工作效率和辐射方向性。为印刷偶极子天线及其阵列选择低损耗、易集成的馈 电网络，设计合适的馈电网络，减低损耗和寄生辐射，成为天线阵列研究中的关键问题，具 有实际的应用价值。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的目的在于提供一种工作在Ku波段、宽带宽、高增益、定向辐射 的基片集成波导馈电的双偶极子天线及阵列。技术方案本专利技术所述的基片集成波导馈电的双偶极子天线及阵列采用基片集 成波导及基片集成波导功率分配器为天线及其阵列馈电，基片集成波导馈电电路阻抗带宽 大、损耗小、寄生辐射极低、易于实现天线与其他微波射频电路的共面与集成。本专利技术所述 的基片集成波导馈电的双偶极子天线，具体结构为由两个印刷偶极子组成双偶极子辐射 单元，两个印刷偶极子由印刷平行双线连接，采用基片集成波导激励馈电印刷平行双线；微 带输入端口和所述基片集成波导之间通过微带渐变线连接，所述基片集成波导和所述双偶 极子辐射单元之间通过渐变型印刷平行双线连接。所述两个印刷偶极子一长一短，对应的工作频率分别低于和高于中心工作频率； 所述基片集成波导设置在距离长印刷偶极子较近的一侧。所述基片集成波导是由两排金属化通孔构成。天线采用平面电路工艺制作在介质基片上。本专利技术所述的基片集成波导功率分配器馈电的双偶极子天线阵列，具体结构为 将多个双偶极子辐射单元组成阵列，采用基片集成波导功率分配器为阵列天线馈电，微带 输入端口和基片集成波导功率分配器之间通过微带渐变线连接，基片集成波导功率分配器 的输出端口和双偶极子辐射单元之间通过渐变型印刷平行双线连接。所述双偶极子辐射单元为由印刷平行双线连接的一长一短两个印刷偶极子组成， 对应的工作频率分别低于和高于中心工作频率；所述基片集成波导功率分配器设置在距离长印刷偶极子较近的一侧。所述基片集成波导功率分配器是由多排金属化通孔构成。所述基片集成波导功率分配器采用圆弧型拐角线。天线阵列采用平面电路工艺制作在介质基片上。本专利技术与现有技术相比，其有益效果是1、普通的单个印刷偶极子作为辐射单元， 阻抗带宽相对较窄，本专利技术中采用双偶极子作为辐射单元天线的辐射单元由两个长、短印 刷偶极子组成，天线辐射单元的阻抗带宽也由这两个印刷偶极子的工作频段叠加形成；使 用印刷平行双线连接这两个不同长度的振子，通过优化印刷平行双线的宽度和长度可取得 最佳阻抗带宽，并且双偶极子同时辐射，在保持E面和H面的辐射特性的同时提高了远场 辐射增益，既可作为独立的天线使用也可作为基本的辐射单元构成天线系统；2、本专利技术基 片集成波导功率分配器馈电的双偶极子天线阵列是一种宽频带的定向高增益天线，该天线 使用基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide SIff)功率分配器作为馈电网络， 采用双偶极子作为独立辐射单元，可以应用于通信系统等领域中；3、常见的微带馈电网络 在这个频段上损耗较大，而且尺寸与辐射单元尺寸相比拟，会带来较大的寄生辐射，影响天 线性能，利用基片集成波导作为Ku波段天线的馈电网络可以很好的减小损耗，降低寄生辐 射；通常的微带功率分配器带宽相对较窄，对阵列天线馈电会对阵列天线的带宽产生局限， 使用基片集成波导功率分配器作为馈电网络，可以极大的提高工作带宽；4、在本专利技术中，基 片集成波导采用圆弧型拐弯线代替常见的直角拐角线，可以进一步扩大其工作带宽；并且， 常见基片集成波导的直角拐弯线在拐角处需要设计一个反射金属化通孔，采用圆弧型的拐 弯线可见简化这个设计步骤，从而使设计更加快捷；5、本专利技术天线及其阵列结构简单，制作 全部利用成熟的标准工业工艺，成本低，容易批量生产，馈电网络为封闭结构因而辐射小， 隔离和抗干扰能力强，容易与其它平面微波射频电路集成。附图说明图1为基片集成波导馈电双偶极子天线的顶层结构示意图；图2为基片集成波导馈电双偶极子天线的底层结构示意图；图3为基片集成波导功率分配器馈电的双偶极子天线阵列；图4为阵列天线输入端反射系数Sll的仿真和测试结果；图5(a)为阵列天线13GHz E面辐射方向图；图5(b)为阵列天线13GHz H面辐射方向图；图5 (c)为阵列天线14GHz E面辐射方向图；图5(d)为阵列天线14GHz H面辐射方向图；图5(e)为阵列天线15GHz E面辐射方向图；图5(f)为阵列天线15GHz H面辐射方向图；图6为天线远场辐射增益的测试结果。具体实施例方式下面结合附图，通过实施例对本专利技术技术方案进行详细说明，但是本专利技术的保护 范围不局限于所述实施例。如图1、图2所示的基片集成波导馈电双偶极子天线，图中，基片集成波导1是由 两排金属化通孔2构成，微带输入端口 3和基片集成波导1之间通过微带渐变线4连接， 基片集成波导1和双偶极子辐射单元5之间通过渐变型印刷平行双线6连接，双偶极子的 长、短偶极子之间由平行双线7连接，较长的偶极子距离基片集成波导较近；本实施例中， W = 0. 7mm ；Wl = 0. 5mm ；W2 = 0. 5mm ；Wff = 3. 6mm ；Ll = 4. 6mm ；L2 = 3. 7mm ；LL = 3. Imm ； S = 2. Imm ；SIff W = 9. 9mm ；taperl_ff = 2. 8mm ；ms ff=l. 45mm ；taperl_L = 3. Imm ；Rl = 0. 6mm ；D = Imm ；图3为一个1X4的基片集成波导功率分配器馈电的双偶极子阵列天线，整个阵列 中有四个辐射单元5。双偶极子辐射单元应采用平衡馈电方式。在基片集成波导输入端3’， 通过微带渐变线4将微带输入端口 3’与基片集成波导进行阻抗匹配，由一个带圆弧拐角线 的基片集成波导四路功率分配器1’，为四个双偶极子辐射单元等幅、同相馈电，所述基片集 成波导功率分配器1’是由多排金属化通孔2构成；功率分配器的四路出口通过渐变型印刷 平行双线6和辐射单元5连接，实现阻抗匹配。这里的基片集成波导功率分配器1’采用圆 弧型拐角线，可以简化设计步骤、拓展带宽。AS是相邻双偶极子辐射单元的间距；实施例中 AS = 13. 8mm ；Xl = 4. 2mm ；R2 = 0. 6mm ；制作的实例天线工作在13_15GHz频段。整个天馈 线采用平面电路工艺制作在介质基片上。实例中介质基片采用了厚度为0. 508mm的介电常 数为2. 2的Rogers5008作为介质板。图4为在实际天线输入端口处反射系数仿真本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基片集成波导馈电的双偶极子天线，由两个印刷偶极子组成双偶极子辐射单元，其特征在于：两个印刷偶极子由印刷平行双线连接，采用基片集成波导激励馈电印刷平行双线；微带输入端口和所述基片集成波导之间通过微带渐变线连接，所述基片集成波导和所述双偶极子辐射单元之间通过渐变型印刷平行双线连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余晨，蒯振起，洪伟，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]