CN105932424B - 波导裂缝阵列天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种波导裂缝阵列天线，包括依次层叠设置的第一介质基板、第一金属层、第二介质基板以及第二金属层，所述第一介质基板上设置有矩形腔，该矩形腔的一相互正对的侧壁为金属化腔壁，所述第二介质基板上设置有多个金属化通孔，该多个金属化通孔沿着一矩形的四边分布排列，该第一金属层上开设有多个用于辐射信号的辐射缝隙，该多个辐射缝隙共线并与所述矩形的长边平行；该第一金属层、第二金属层以及该多个金属化通孔围成基片波导，该多个辐射缝隙与所述矩形腔连通，该基片波导通过该多个辐射缝隙向外辐射信号，该两个正对的金属化腔壁用于将所述向外辐射的信号进行集中。本发明具有所需高度更低，并且设计更简单的有益效果。

Description

波导裂缝阵列天线
技术领域
本发明涉及微波技术领域，特别是涉及一种波导裂缝阵列天线。
背景技术
波导缝隙天线就是在波导管顶壁或侧壁上开有缝隙，籍以辐射或接受电磁波。波导缝隙天线具有高增益、低副瓣、低剖面，重量轻的特点，广泛应用于雷达及通信领域。
为了进一步提高波导缝隙天线阵列的增益，在已有的设计方法中，通常采用多个圆形的引向器设置于缝隙上方，作用类似传统八木天线中的引向器。由于引向器之间的间距约为四分之一个工作频率的介质波长，且通常需要多个引向器才能使得增益有显著提高，使得采用这种方法提高增益的同时会导致天线截面高度大大增加。同时这种方法需要对引向器的大小及间距进行优化，导致过程复杂，耗时较长。
因此，现有的提高缝隙天线阵列增益的技术存在缺陷，亟需改进。
发明内容
本发明实施例提供一种波导裂缝阵列天线；以解决现有技术中通过多个引向器来使得增益提高时导致的天线横截面积以及高度大大增加的技术问题。
本发明实施例提供一种波导裂缝阵列天线，包括依次层叠设置的第一介质基板、第一金属层、第二介质基板以及第二金属层，所述第一介质基板上设置有矩形腔，该矩形腔的一组相互正对的侧壁为金属化腔壁，所述第二介质基板上设置有多个金属化通孔，该多个金属化通孔沿着一矩形的四边分布排列，该第一金属层上开设有多个用于辐射信号的辐射缝隙，该多个辐射缝隙共线并与所述矩形的长边平行；
该第一金属层、第二金属层以及该多个金属化通孔围成基片波导，该多个辐射缝隙与所述矩形腔连通，该基片波导通过该多个辐射缝隙向外辐射信号，该两个正对的金属化腔壁用于将所述向外辐射的信号进行集中。
在本发明所述的波导裂缝阵列天线中，所述金属化腔壁为印刷银浆层。
在本发明所述的波导裂缝阵列天线中，该两个金属化腔壁之间的间距为4.5mm，高度为1.5mm。
在本发明所述的波导裂缝阵列天线中，每一所述金属化通孔的直径均为0.15mm。
在本发明所述的波导裂缝阵列天线中，所述基片波导的宽度为1.6mm，所述辐射缝隙的数量为8个，该8个辐射缝隙沿着所述基片波导的长度方向分布。
在本发明所述的波导裂缝阵列天线中，该两个金属化腔壁在所述第一金属层上的投影关于该多个辐射缝隙的延伸方向轴对称。
在本发明所述的波导裂缝阵列天线中，所述第一介质基板以及所述第二介质基板所采用的材料为Ferro A6。
相较于现有技术，本发明提供的波导裂缝阵列天线使用两个金属化腔壁形成反射面，将辐射缝隙辐射的波束进一步集中，从而提高天线的增益，并且金属化腔壁与波导缝隙天线一体设计、加工，与使用多个引向器来提高增益的方法相比，本波导裂缝阵列天线所需高度以及横截面积更低，并且设计更简单。
附图说明
图1是本发明一优选实施例中的波导裂缝阵列天线的整体结构示意图。
图2是图1所示实施例中的波导裂缝阵列天线的局部分解结构示意图。
图3是本发明一实施实例的波导裂缝阵列天线的回波损耗仿真结果。
图4是本发明一实施实例的波导裂缝阵列天线的增益方向图仿真结果。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1以及图2所示，在一优选实施例中，该波导裂缝阵列天线包括依次层叠设置的第一介质基板10、第一金属层20、第二介质基板30以及第二金属层40。该第一介质基板10上设置有矩形腔11，该矩形腔11的一相互正对的侧壁为金属化腔壁111，该第二介质基板30上设置有多个金属化通孔31，该多个金属化通孔31沿着一矩形的四边分布排列。该第一金属层20上开设有多个用于辐射信号的辐射缝隙21，该多个辐射缝隙21共线并与该矩形的长边平行；该第一金属层20、第二金属层40以及该多个金属化通孔31围成基片波导100，该多个辐射缝隙21与所述矩形腔11连通，该基片波导100通过该多个辐射缝隙21向外辐射信号，该两个正对的金属化腔壁111用于将所述向外辐射的信号进行集中。
本发明使用两个金属化腔壁111形成反射面，将辐射缝隙21辐射的波束进一步集中，从而提高天线的增益，并且金属化腔壁111与天线一体设计、加工，与使用多个引向器来提高增益的方法相比，本波导裂缝阵列天线所需高度更低，并且设计更简单。
具体地，在一些实施例中，该第一介质基板10以及第二介质基板300均采用低温陶瓷共烧LTCC技术形成，其中，第一介质基板10以及所述第二介质基板30所采用的材料为Ferro A6，当然其并不限于此。
其中，该矩形腔11采用LTCC腔体加工工艺制成，该金属化腔壁111为银浆涂布层。该两个金属化腔壁111的高度相等，均约等于所期望频带中心频率60GHz对应波长的十分之三，即1.5mm。两个金属化腔壁111之间的间距约等于所期望频带中心频率60GHz对应波长的十分之九，即4.5mm。该两个金属化腔壁111在所述第一金属层20上的投影关于该多个辐射缝隙21的延伸方向轴对称。
具体地，该两个金属化腔壁111是在矩形腔11形成且与波导缝隙天线一起完成共烧之后，利用后处理工艺，通过涂刷银浆的方式完成金属化。
在本实施例中，每一所述金属化通孔31的直径均为0.15mm。
在本实施例中，该基片波导100的宽度为1.6mm，辐射缝隙21的数量为8个，该8个辐射缝隙21沿着所述基片波导100的长度方向分布。辐射缝隙21均呈矩形状，且其长为1.35mm，宽为0.15mm，当然，其并不限于此。
可以理解地，本实施例中所涉及的各个尺寸参数只是一种优选实施方式下的情况，其不应该作为限制本发明保护范围的条件，其各个尺寸参数可以根据实际需要进行对应的变换。
图3为本发明上述实施例中的波导裂缝阵列天线的回波损耗性能的仿真与测试结果，图3表明该波导裂缝阵列天线可以在中心频率为60GHz的工作频带内工作。图3中还包括采用了本发明方法和未采用所发明方法的同一波导缝隙天线阵列的增益的对比，结果表明采用本发明方法后波导裂缝阵列天线的增益可以比未采用本发明方法的波导裂缝阵列天线增益提高4.4dB左右。
图4为本发明上述实施例中的波导裂缝阵列天线的辐射方向图的仿真与测试结果。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种波导裂缝阵列天线，其特征在于，包括依次层叠设置的第一介质基板、第一金属层、第二介质基板以及第二金属层，该第一介质基板以及第二介质基板均采用低温陶瓷共烧技术形成，所述第一介质基板设置有矩形腔，该矩形腔的一组相互正对的侧壁为金属化腔壁，所述第二介质基板上设置有多个金属化通孔，该多个金属化通孔沿着一矩形的四边分布排列，该第一金属层上开设有多个用于辐射信号的辐射缝隙，该多个辐射缝隙共线并与所述矩形的长边平行；
该第一金属层、第二金属层以及该多个金属化通孔围成基片波导，该多个辐射缝隙与所述矩形腔连通，该基片波导通过该多个辐射缝隙向外辐射信号，该两个正对的金属化腔壁用于将所述向外辐射的信号进行集中。
2.根据权利要求1所述的波导裂缝阵列天线，其特征在于，所述金属化腔壁为银浆涂布层。
3.根据权利要求2所述的波导裂缝阵列天线，其特征在于，该两个金属化腔壁之间的间距为4.5mm，高度为1.5mm。
4.根据权利要求1所述的波导裂缝阵列天线，其特征在于，每一所述金属化通孔的直径均为0.15mm。
5.根据权利要求1所述的波导裂缝阵列天线，其特征在于，所述基片波导的宽度为1.6mm，所述辐射缝隙的数量为8个，该8个辐射缝隙沿着所述基片波导的长度方向分布。
6.根据权利要求5所述的波导裂缝阵列天线，其特征在于，该两个金属化腔壁在所述第一金属层上的投影关于该多个辐射缝隙的延伸方向轴对称。
7.根据权利要求1所述的波导裂缝阵列天线，其特征在于，所述第一介质基板以及所述第二介质基板所采用的材料为Ferro A6。
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