基于基片集成波导的磁可调天线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于基片集成波导的磁可调天线，包括馈电微带线、有辐射缝隙的基片集成波导、铁氧体；所述基片集成波导的一端短路，包括两侧分别设有一排金属化通孔的介质基片，所述介质基片的上表面和下表面分别覆有上表面金属层和下表面金属层；该磁可调天线通过在下表面金属层蚀刻出不覆金属的缝隙，来实现对外辐射；所述介质基片两侧挖空出和介质基片厚度一样厚的长方槽，再在所述长方槽中插入铁氧体材料，再通过控制外加偏置磁场改变铁氧体的磁导率参数，从而改变天线中心工作频率。本发明专利技术不需要偏置电源和昂贵的MEMS开关，适合用在微波频段、成本要求低、使用偏置电源困难的地方。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信
中基于基片集成波导的磁可调天线，特别是工作在微波频段的基于基片集成波导的磁可调天线。
技术介绍
目前，现代雷达和通信系统迅猛发展。为实现通信、导航等目的，飞机、舰船和卫星等载体上搭载的天线数量越来越多，所负载的重量随之不断增加，搭建天线所需的费用也不断上升。而且，随着搭载的天线密度的不断提高，天线之间的电磁耦合干扰变得非常严重，甚至导致天线无法正常工作。为了克服天线对整个通信系统发展的制约，人们希望能够用一个天线来实现多个天线的功能。采用同一个天线，通过开关器件等控制方式动态改变其天线的关键特性，如，工作频率和辐射方向图等，使其具有多个天线的功能，相当于多个天线共用一个辐射体。这·样有利于降低通信系统的整体成本、减轻重量、减小雷达散射截面，而且可以避免存在于多个天线之间的电磁兼容问题。“可重构天线”或“可调天线”的概念正是在这一背景下提出，并获得了发展。可重构天线的研究旨在使天线能根据实际需要实时重构天线特性。按照功能，可重构天线可大体分为以下几种类型第一类是方向图基本不变，工作频率能够调节的频率可重构天线，这类天线能实现宽频带或多频段工作；第二类是频率不变，最大辐射方向具有扫描特性的方向图可重构天线；第三类是频率和方向图可以同时调节的可重构天线；第四类就是工作频率和辐射方向图不变，而极化方式可变的极化可重构天线。从目前可重构天线的相关研究来看，实现可调天线主要是采用电调节方法在天线结构中加入开关器件(如MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems,微机电系统)开关、PIN (开关二极管)、单刀双掷射频开关)、FET (Field Effect Transistor,场效应晶体管)、或调节电路等，通过提供可调节偏置电源来改变开关器件的工作状态或可变电容的偏置电压，从而动态改变电结构。而目前专门的用于可重构天线的射频开关器件等的研制相对比较滞后。当电可调天线频率在低于IGHz频率的情况时，所选用常见电子器件很便宜、低损耗、易于集成；但当电子器件在几千兆赫兹以上时，现有的许多射频开关器件的导通电阻相对比较大，对天线辐射会造成较严重影响，损耗开始增加，并变得难于集成，这时候就得选用适合微波频段的低损耗器件，例如，MEMS开关，MEMS开关在电气性能优良但比较贵。这就使得微波频段的电可调天线成本提高。基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide, SIW)技术是通过在上下底面为金属层的低损耗介质基片上，利用金属化通孔阵列而实现的，它的传播特性与矩形金属波导类似，所以由其构成的毫米波和亚毫米波部件及子系统具有高Q值、高功率容量、易和平面电路集成等优点。目前基于基片集成波导可调天线特性的研究中，绝大多数是电可调天线
技术实现思路
专利技术目的针对上述现有技术存在的问题和不足，本专利技术的目的是提供一种基于基片集成波导的磁可调天线，不需要偏置电源和昂贵的MEMS开关，降低了成本。技术方案为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为一种基于基片集成波导的磁可调天线，包括基片集成波导和铁氧体，所述基片集成波导包括介质基片，所述介质基片的上表面和下表面分别覆有上表面金属层和下表面金属层，所述介质基片至少设有两排金属化通孔阵列，所述金属化通孔阵列连接上表面金属层和下表面金属层，所述基片集成波导的一端短路；所述介质基片中插入铁氧体材料。优选地，所述铁氧体为软磁铁氧体。更优选地，所述软磁铁氧体为微波钇铁石榴石铁氧体。优选地，所述铁氧体的厚度与所述介质基片的厚度相同。优选地，所述下表面金属层开有长方形缝隙。但缝隙的形状不局限于长方形。该磁可调天线通过在下表面金属层蚀刻出不覆金属的缝隙，来实现对外辐射。优选地，所述铁氧体材料的形状为细长的长方体。优选地，还包括分别覆盖所述铁氧体材料的上表面和下表面的铜皮，且该铜皮的四周分别焊接所述上表面金属层和下表面金属层，起到固定铁氧体材料及减少辐射损耗的作用。本专利技术通过在基片集成波导天线的介质基片的下表面金属层开缝实现对外辐射；通过在基片集成波导天线的介质基片中插入软磁铁氧体材料，再通过控制外加偏置磁场改变铁氧体的磁导率参数，从而改变天线中心工作频率。其中，铁氧体材料需要满足在整个可调频段以内性能稳定、损耗低的要求，优选微波钇铁石榴石(YIG)铁氧体。铁氧体材料加工为和介质基片厚度一样厚的长方细条，在天线磁场较强处挖空出同样形状的长方细条，再将铁氧体材料插入；细条形状多采用长方体，但不局限于此，也可根据设计结构采用别的形状。本专利技术应用的原理为对于铁氧体，当有外加偏置磁场时，若入射平面波极化方向与铁氧体的外加偏置磁场方向一致、且入射平面波传播方向和外加偏置磁场方向垂直，铁氧体的等效磁导率/ '为权利要求1.一种基于基片集成波导的磁可调天线，其特征在于包括基片集成波导和铁氧体，所述基片集成波导包括介质基片，所述介质基片的上表面和下表面分别覆有上表面金属层和下表面金属层，所述介质基片至少设有两排金属化通孔阵列，所述金属化通孔阵列连接上表面金属层和下表面金属层，所述基片集成波导的一端短路；所述介质基片中插入铁氧体材料。2.根据权利要求I所述基于基片集成波导的磁可调天线，其特征在于所述铁氧体为软磁铁氧体。3.根据权利要求I所述基于基片集成波导的磁可调天线，其特征在于所述铁氧体的厚度与所述介质基片的厚度相同。4.根据权利要求I所述基于基片集成波导的磁可调天线，其特征在于所述下表面金属层开有缝隙。5.根据权利要求4所述基于基片集成波导的磁可调天线，其特征在于所述缝隙的形状为长方形。6.根据权利要求I所述基于基片集成波导的磁可调天线，其特征在于所述铁氧体材料的形状为细长的长方体。7.根据权利要求2所述基于基片集成波导的磁可调天线，其特征在于所述软磁铁氧体为微波钇铁石榴石铁氧体。8.根据权利要求3所述基于基片集成波导的磁可调天线，其特征在于还包括分别覆盖所述铁氧体材料的上表面和下表面的铜皮，且该铜皮的四周分别焊接所述上表面金属层和下表面金属层。全文摘要本专利技术公开了一种基于基片集成波导的磁可调天线，包括馈电微带线、有辐射缝隙的基片集成波导、铁氧体；所述基片集成波导的一端短路，包括两侧分别设有一排金属化通孔的介质基片，所述介质基片的上表面和下表面分别覆有上表面金属层和下表面金属层；该磁可调天线通过在下表面金属层蚀刻出不覆金属的缝隙，来实现对外辐射；所述介质基片两侧挖空出和介质基片厚度一样厚的长方槽，再在所述长方槽中插入铁氧体材料，再通过控制外加偏置磁场改变铁氧体的磁导率参数，从而改变天线中心工作频率。本专利技术不需要偏置电源和昂贵的MEMS开关，适合用在微波频段、成本要求低、使用偏置电源困难的地方。文档编号H01Q13/06GK102946006SQ201210459489公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月15日 优先权日2012年11月15日专利技术者谭立容, 伍瑞新, 王丛屹 申请人:南京大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于基片集成波导的磁可调天线，其特征在于：包括基片集成波导和铁氧体，所述基片集成波导包括介质基片，所述介质基片的上表面和下表面分别覆有上表面金属层和下表面金属层，所述介质基片至少设有两排金属化通孔阵列，所述金属化通孔阵列连接上表面金属层和下表面金属层，所述基片集成波导的一端短路；所述介质基片中插入铁氧体材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭立容，伍瑞新，王丛屹，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：