内嵌金属化过孔幅度校准的基片集成波导天线涉及一种平面喇叭天线。该天线包括集成在一块介质基板（4）上的微带馈线（1）、基片集成波导喇叭天线（2）和内嵌金属化过孔（3），微带馈线（1）连接天线端口（5）和喇叭天线窄端口（6），喇叭天线（2）由第一金属平面（8）、第二金属平面（10）和两排金属化过孔喇叭侧壁（11）组成，由金属化过孔（3）构成的中间金属化过孔阵列（12）、左边金属化过孔阵列（16）和右边金属化过孔阵列（17），在喇叭天线（2）中形成四个介质填充波导，四个介质填充波导的一端都朝天线窄端口（6）方向，其另一端位置都靠近天线口径面（15）。该天线可以提高天线的口径效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种平面喇叭天线，尤其是一种内嵌金属化过孔幅度校准的基片集成波导天线。
技术介绍
喇叭天线在卫星通信、地面微波链路及射电望远镜等系统中有着广泛的应用。但是，三维喇叭天线的较大的几何尺寸和与平面电路工艺的不兼容使得它的成本较高，从而限制了其应用的发展。近年来，基片集成波导技术的提出和发展很好的促进了平面喇叭天线的发展。基片集成波导有尺寸小、重量轻、易于平面集成和加工制作简单等优点。基于基片集成波导的平面的基片集成波导平面喇叭天线除了具有喇叭天线的特点外，还很好的实现了喇叭天线的小型化、轻型化，而且易于集成在微波毫米波平面电路中，但传统的基片集 成波导平面喇叭天线的增益相对比较低，其一个重要原因在于由于喇叭口径面上电磁场的幅度很不均匀，中间大两边小，这影响天线的口径效率及辐射性能。目前已有采用介质加载、介质棱镜等方法，矫正喇叭口径场，但是这些方法都只能改善相位分布的一致性，不能改善幅度分布的均匀性，而且这些相位校准结构增加了天线的整体结构尺寸。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提出一种内嵌金属化过孔幅度校准的基片集成波导天线，该平面喇叭天线内部嵌有金属化过孔阵列用以矫正天线口径面上电磁波的幅度不一致、同时减少口径面零场区的数量，提高天线的口径效率和增益。技术方案本专利技术的内嵌金属化过孔幅度校准的基片集成波导天线包括设置在介质基板上的微带馈线、基片集成波导喇叭天线和内嵌金属化过孔；所述微带馈线的一端是天线的输入输出端口，微带馈线的另一端与基片集成波导喇叭天线的窄端口相接；基片集成波导喇叭天线由位于介质基板一面的第一金属平面、位于介质基板另一面的第二金属平面和穿过介质基板连接第一金属平面和第二金属平面的两排金属化过孔喇叭侧壁组成；基片集成波导喇叭天线中内嵌的金属化过孔连接第一金属平面和第二金属平面，并构成中间金属化过孔阵列、左边金属化过孔阵列和右边金属化过孔阵列；在喇叭天线中有第一介质填充波导、第二介质填充波导、第三介质填充波导和第四介质填充波导，第一介质填充波导、第二介质填充波导、第三介质填充波导和第四介质填充波导的一个端口都朝着天线窄端口的方向，其另一端口都平齐并靠近的天线口径面、但不到口径面上。中间金属化过孔阵列位于基片集成波导喇叭天线的两个侧壁中间的位置，并把基片集成波导喇叭天线分为左右对称的两部分，在中间的金属化过孔阵列的两侧，对称的有左边介质填充波导和右边介质填充波导。中间金属化过孔阵列形状是一段直线；中间金属化过孔阵列中直线的形状可以是直线、折线或指数线等，其长度可以是零或者是有限长度；中间金属化过孔阵列的头端朝着喇叭天线的窄端口的方向，中间金属化过孔阵列的尾端伸向喇叭天线的口径面，但不到天线口径面上。左边金属化过孔阵列把左边的介质填充波导分成了第一介质填充波导和第二介质填充波导；右边金属化过孔阵列把右边介质填充波导分成了第三介质填充波导和第四介质填充波导。左边金属化过孔阵列和右边金属化过孔阵列形状都是由头端直线段、多边形和尾端直线段三段相连构成；左边金属化过孔阵列和右边金属化过孔阵列中的直线段的形状可以是直线、折线或指数线等，其长度可以是零或者是有限长度；左边金属化过孔阵列和右边金属化过孔阵列中的多边形可以是三角形、四边形、五边形或其它多边形，多边形的一条边或者多条边的形状可以是直线、弧线或其它曲线；左边金属化过孔阵列和右边金属化过孔阵列的头端都朝着喇叭天线的窄端口的方向，左边金属化过孔阵列和右边金属化过孔阵列的尾端伸向天线口径面，但不到口径面上。 左边介质填充波导、右边介质填充波导、第一介质填充波导、第二介质填充波导、第三介质填充波导和第四介质填充波导的宽度要保证其主模可以在左边介质填充波导、右边介质填充波导、第一介质填充波导、第二介质填充波导、第三介质填充波导和第四介质填充波导中传输而不被截止。第一介质填充波导、第二介质填充波导、第三介质填充波导和第四介质填充波导的传输方向朝着天线的口径面，进入天线的电磁波通过第一介质填充波导、第二介质填充波导、第三介质填充波导和第四介质填充波导的端口向天线的口径面传输。选择左边金属化过孔阵列中头端直线段或多边形在左边介质填充波导中的位置，使得在第一介质填充波导和第二介质填充波导中传输的电磁波的功率相等。右边金属化过孔阵列中头端直线段或多边形在右边介质填充波导中的位置，使得在第三介质填充波导和第四介质填充波导中传输的电磁波的功率相等。金属化过孔喇叭侧壁中，相邻的两个金属化过孔的间距要小于或等于工作波长的十分之一，使得构成的金属化过孔喇叭侧壁能够等效为电壁；相邻的两个金属化过孔的间距要等于或者小于工作波长的十分之一，使得构成的中间金属化过孔阵列、左边金属化过孔阵列和右边金属化过孔阵列可以等效为电壁。在介质填充波导中，电磁波主模(TElO模)的场强幅度分布规律与介质填充波导端口的宽度有关，如果多个介质填充波导的宽度都一样，其主模的的场强幅度分布规律就相同；而且如果这些介质填充波导输入的功率都是相同的话，则这些介质填充波导端口上的场强幅度大小及分布都相同。电磁波从微带馈线的一端输入，经过微带馈线的另一端进入基片集成波导喇叭天线，传播一段距离后，遇到中间的金属化过孔阵列，就分成功率相等的两路分别进入左右两个介质填充波导传输，左右两个介质填充波导完全对称，以左边的介质填充波导为例说明，当电磁波进入左边的介质填充波导传输后一段距离后，将遇到一个金属化过孔阵列，再被分成两路分别向口径面传输，调整在左边介质填充波导中该金属化过孔阵列的头端及多边形顶点的位置，可以调整通过两个介质填充波导传输的电磁波的相对功率，进而调整通过两个介质填充波导传输的电磁波在口径面上的相对幅度；如果这两个介质填充波导在天线口径面附近的端口宽度相等，调整在左边介质填充波导中该金属化过孔阵列的头端及多边形顶点的位置，可以使得通过两个介质填充波导传输的电磁波到达介质填充波导的端口进而再到达天线口径面的功率相等；电磁波在右边的介质填充波导中传输也是同样的情况，以上述方式就可以控制在天线口径面附近电磁波的幅度分布，如果保持在天线口径面附近的四个介质填充波导的端口宽度相等，并调整金属化过孔阵列的头端及多边形顶点的位置使得通过这四个介质填充波导传输电磁波的同功率到达介质填充波导的端口进而再到达天线口径面，就可以使得在天线口径面附近的场强幅度分布均一致，这样就可以提高天线的口径效率和增益的目的。另外由于口径面上除喇叭侧壁是零场区外，口径面的其它区域没有零场区，这样口径面的场强分布也相对更均匀。同理也可以按照需要在天线的口径面附近实现特定的场强幅度分布。有益效果本专利技术内嵌金属化过孔幅度校准的基片集成波导天线的有益效果是，使得天线口径面上电磁波的幅度分布更均匀，还避免在天线口径面上出现较多的零场区，从而提高了天线的口径效率和增益。附图说明图1为内嵌金属化过孔幅度校准的基片集成波导天线正面结构示意图。 图2为内嵌金属化过孔幅度校准的基片集成波导天线反面结构示意图。图中有微带馈线1、基片集成波导喇叭天线2、内嵌金属化过孔3、介质基板4、天线的输入输出端口 5，天线2的窄端口 6、导带7、第一金属平面8、接地面9、第二金属平面10、金属化过孔喇叭侧壁11、中间金属化过孔阵列12、左边介质填充波导13本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种内嵌金属化过孔幅度校准的基片集成波导天线，其特征在于该天线包括设置在介质基板（4）上的微带馈线（1）、基片集成波导喇叭天线（2）和内嵌金属化过孔（3）；所述微带馈线（1）的一端是天线的输入输出端口（5），微带馈线（1）的另一端与基片集成波导喇叭天线（2）的窄端口（6）相接；基片集成波导喇叭天线（2）由位于介质基板（4）一面的第一金属平面（8）、位于介质基板（4）另一面的第二金属平面（10）和穿过介质基板（4）连接第一金属平面（8）和第二金属平面（10）的两排金属化过孔喇叭侧壁（11）组成；基片集成波导喇叭天线（2）中内嵌的金属化过孔（3）连接第一金属平面（8）和第二金属平面（10），并构成中间金属化过孔阵列（12）、左边金属化过孔阵列（16）和右边金属化过孔阵列（17）；在喇叭天线（2）中有第一介质填充波导（18）、第二介质填充波导（19）、第三介质填充波导（20）和第四介质填充波导（21），第一介质填充波导（18）、第二介质填充波导（19）、第三介质填充波导（20）和第四介质填充波导（21）的一个端口都朝着天线窄端口（6）的方向，其另一端口（22）都平齐并靠近的天线口径面（15）、但不到口径面（15）上。...
【技术特征摘要】
1.一种内嵌金属化过孔幅度校准的基片集成波导天线，其特征在于该天线包括设置在介质基板(4)上的微带馈线(I)、基片集成波导喇叭天线(2)和内嵌金属化过孔(3);所述微带馈线(I)的一端是天线的输入输出端口(5)，微带馈线(I)的另一端与基片集成波导喇叭天线(2)的窄端口(6)相接；基片集成波导喇叭天线(2)由位于介质基板(4)一面的第一金属平面(8)、位于介质基板(4)另一面的第二金属平面(10)和穿过介质基板(4)连接第一金属平面(8)和第二金属平面(10)的两排金属化过孔喇叭侧壁(11)组成；基片集成波导喇叭天线(2)中内嵌的金属化过孔(3)连接第一金属平面(8)和第二金属平面(10)，并构成中间金属化过孔阵列(12)、左边金属化过孔阵列(16)和右边金属化过孔阵列(17);在喇叭天线(2)中有第一介质填充波导(18)、第二介质填充波导(19)、第三介质填充波导(20)和第四介质填充波导(21 )，第一介质填充波导(18)、第二介质填充波导(19)、第三介质填充波导(20)和第四介质填充波导(21)的一个端口都朝着天线窄端口(6)的方向，其另一端口(22) 都平齐并靠近的天线口径面(15 )、但不到口径面(15 )上。2.根据权利要求1所述的一种内嵌金属化过孔幅度校准的基片集成波导天线，其特征在于所述的中间金属化过孔阵列(12)位于基片集成波导喇叭天线(2)的两个侧壁(11)中间的位置，并把基片集成波导喇叭天线(2)分为左右对称的两部分，在中间的金属化过孔阵列(12)的两侧，对称的有左边介质填充波导(13)和右边介质填充波导(14)。3.根据权利要求1或2所述的一种内嵌金属化过孔幅度校准的基片集成波导天线，其特征在于所述的中间金属化过孔阵列(12)形状是一段直线；中间金属化过孔阵列(12)中直线的形状可以是直线、折线或指数线等，其长度可以是零或者是有限长度；中间金属化过孔阵列(12)的头端朝着喇叭天线(2)的窄端口(6)的方向，中间金属化过孔阵列(12)的尾端伸向喇叭天线的口径面(15 )，但不到天线口径面(15 )上。4.根据权利要求1或2所述的一种内嵌金属化过孔幅度校准的基片集成波导天线， 其特征在于所述的左边金属化过孔阵列(16)把左边的介质填充波导(13)分成了第一介质填充波导(18)和第二介质填充波导(19);右边金属化过孔阵列(17)把右边介质填充波导 (14 )分成了第三介质填充波导(20 )和第四介质...
【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，殷晓星，赵洪新，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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