CN106602273A - 一种基片集成波导角锥喇叭天线及其设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于微波无源器件领域，具体为一种基片集成波导宽带角锥喇叭天线及其设计方法。由于角锥喇叭口的阻抗计算复杂且与基片集成波导阻抗相差较大，本发明通过采用二次函数曲线切刮掉SIW角锥喇叭天线H面上的铜层，从而实现回波损耗的降低。本发明相比现有SIW角锥喇叭天线，实现了更低的回波损耗。可应用于8GHz到11GHz内，回波损耗大于16dB。

Description

一种基片集成波导角锥喇叭天线及其设计方法
技术领域
本发明属于微波无源器件领域，涉及微波集成技术，具体为一种基片集成波导角锥喇叭天线及其设计方法。
背景技术
众所周知，矩形波导与一般传输线相比有许多优点，但其立体结构很难在平面结构中应用。近年来有学者提出基片集成波导(SIW)的概念，使得这种困难迎刃而解。这种新型波导由加工在介质基片上的两排金属通孔和介质基片构成，保留了传统矩形波导的很多优点，如高功率容量和高Q值等，同时基片集成波导又兼具微带传输线的一些优点，如：低剖面，体积小，重量轻，价格低、易于与其他平面电路集成等。因此基片集成波导称为一种很好的设计平台，在微波毫米波有源及无源器件的设计中获得广泛应用。
SIW角锥喇叭天线，作为矩形波导角锥天线和SIW的结合具有很多优点，包括SIW角锥部分与SIW传输线部分，但是现有技术的发展对于其低回波损耗需求愈演愈烈。
发明内容
为解决SIW角锥喇叭天线的低回波损耗需求。本发明提供了一种基片集成波导宽带角锥喇叭天线及其设计方法，通过刮掉角锥喇叭天线H面上的铜层，实现回波损耗降低。
一种基片集成波导宽带角锥喇叭天线的设计方法，其具体步骤如下：
步骤1、在SIW角锥喇叭天线上建立相对坐标系：
以SIW角锥部分与SIW传输线部分连接边为y轴，其中点为坐标原点，择同侧H面口径边中点与坐标原点的连线为x轴建立相对坐标系。
步骤2、以二次函数y＝12.5*x*x在步骤1坐标系中作曲线,然后将该曲线沿x轴和y轴平移，x轴平移距离D1为3-6mm，y轴平移距离D2为1mm，20≤x≤30mm。
步骤3、再将该曲线沿x轴在H面对称做曲线。
步骤4、将最终得到的两条曲线沿y轴向同侧通孔方向平移1.5mm区域内的金属层刮掉，另一个H面做同样的操作。
一种基片集成波导宽带角锥喇叭天线，采用上述方法设计制备，应用于8GHz到11GHz内，回波损耗大于16dB。
由于角锥喇叭口的阻抗计算复杂且与基片集成波导阻抗相差较大，本发明通过刮掉H面喇叭口上的部分铜层来减小与基片集成波导的阻抗差，从而实现小的回波损耗；采用的是二次函数曲线切刮铜层。
综上所述，本发明相比现有SIW角锥喇叭天线，实现了更低的回波损耗。
附图说明
附图1角锥喇叭天线结构图；
附图2角锥喇叭天线S11参数曲线图；
附图3角锥喇叭天线方向增益图；
附图4实施例的角锥喇叭天线结构图；
附图5实施例的角锥喇叭天线S11参数曲线图；
附图6实施例的角锥喇叭天线方向增益图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步的详细说明。
SIW角锥喇叭天线，具体参数为w1＝10.24mm，l1＝7.5mm,d＝0.8mm,p＝1.5mm,w2＝18mm,h2＝30mm,l2＝20mm,w1为SIW传输线宽边，L1为SIW传输线长度，d为通孔半径，p为通孔间距，基板厚度为1mm,铜层厚度为0.0175mm，w2为角锥喇叭口宽边，h2为角锥喇叭口窄边，L2为角锥喇叭长度。在HFSS中建模仿真得到在8.5GHz-12GHz内回波损耗大于13dB。
在HFSS中建模，在SIW角锥喇叭天线上建立相对坐标系，以二次函数y＝12.5*x*x，20≤x≤30mm做曲线,再沿x、y轴平移，取D1＝5mm，D2＝1mm，然后再将该曲线沿x轴在H面对称做曲线。
最后将最终得到的两条曲线沿y轴向同侧通孔方向平移1.5mm区域内的金属铜层刮掉，另一个H面做同样的操作。
将其仿真得到在8GHz—12GHz基片集成波导的回波损耗大于40dB。仿真得到结果与原角锥喇叭天线相比较可以看出，回波损耗减小。

Claims (3)

1.一种基片集成波导宽带角锥喇叭天线的设计方法，其具体步骤如下：
步骤1、在SIW角锥喇叭天线上建立相对坐标系：
以SIW角锥部分与SIW传输线部分连接边为y轴，其中点为坐标原点，择同侧H面口径边中点与坐标原点的连线为x轴建立相对坐标系；
步骤2、以二次函数y＝12.5*x*x在步骤1坐标系中作曲线,然后将该曲线沿x轴和y轴平移，x轴平移距离D1为3-6mm，y轴平移距离D2为1mm，20≤x≤30mm；
步骤3、再将该曲线沿x轴在H面对称做曲线；
步骤4、将最终得到的两条曲线沿y轴向同侧通孔方向平移1.5mm区域内的金属层刮掉，另一个H面做同样的操作。
2.一种基片集成波导宽带角锥喇叭天线，采用权利要求1所述方法制备。
3.如权利要求2所述基片集成波导宽带角锥喇叭天线，其特征在于：应用于8GHz到11GHz内，回波损耗大于16dB。
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