CN109524776B - 一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线 - Google Patents

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    • H01Q13/18—Resonant slot antennas the slot being backed by, or formed in boundary wall of, a resonant cavity ; Open cavity antennas

Abstract

本发明公开一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线，包括天线主体，所述天线主体包括第一部分和第二部分，第一部分位于第二部分的后侧；第一部分包括从上到下分布的一层顶部金属层、多个中间金属层以及一层底部金属层；第二部分包括水平分布的单层金属层且与第一部分的底部金属层位于同一平面且一体成型；所述第一部分中具有一个矩形的基片集成波导谐振腔；所述基片集成波导谐振腔中具有矩形的贴片天线；贴片天线的四周外部环绕有缝隙；第二部分的横向中间位置具有纵向分布的微带线。本发明能够解决现有片上天线存在的低增益、低效率及窄带的问题，显著提高片上天线的辐射效率和增益，以及提高天线的带宽。

Description

一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线
技术领域
本发明涉及天线和无线通信技术领域，特别是涉及一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线。
背景技术
天线是收发机系统中的重要组成部分，它主要承载着发射与接收电磁波信号的功能。在毫米波及太赫兹频段，由于频率较高，天线的尺寸小，采用集成工艺加工生产片上天线，易于集成，相比片外天线，能够有效避免复杂的封装过程，以及互联过程中产生的损耗，因此，片上天线的设计尤为重要。
目前，片上天线的设计所面临的困难，主要是天线的增益和辐射效率较低，造成这种现象的原因主要分为两种情况：
第一种情况，天线在集成工艺中的上层金属层制作，没有底层金属作为屏蔽的地板，由于硅衬底介电常数很大(εr＝11.9)，天线辐射电磁波大部分会向硅衬底的方向辐射。然而，标准的硅基集成工艺中，硅衬底具有较小的电阻率(10Ω·m)，这将会产生较大的欧姆损耗，将大量的电磁能量转化为热。同时，硅衬底较大的相对介电常数使电磁波在其中转化为表面波耗散。以上两种损耗，是造成在顶层金属制作天线，无底层金属作为屏蔽地板情况下，天线的辐射效率和增益大幅降低的主要原因。
第二种情况，天线制作在集成电路工艺的顶层金属，底层金属作为屏蔽地板，抑制电磁波辐射进入硅衬底。在标准硅基集成电路工艺中，最顶层和最底层金属之间的间距非常小(小于15μm)，天线辐射单元和屏蔽地板之间存在强耦合作用，减小了天线的辐射电阻，降低天线的辐射效率。
因此，在设计片上天线过程中，突破硅基集成工艺的设计局限，有效减小损耗，提高片上天线的增益和辐射效率，成为片上天线设计的关键问题。
目前，基片集成波导(SIW)天线，是已被证实可在硅基集成工艺实现并用于设计的天线，由于其具有的金属腔结构可有效减少电磁波损耗，设计的天线具有较高的效率和增益，可解决片上天线设计的难题。但是，由于基片集成波导(SIW)天线的金属腔体过于薄(小于15μm)，导致设计的天线品质因数Q值较高，带宽过窄。
因此，综上所述，目前迫切需要提出一种天线，其能够解决现有片上天线存在的低增益、低效率及窄带的问题，显著提高片上天线的辐射效率和增益，以及提高天线的带宽。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线，其能够解决现有片上天线存在的低增益、低效率及窄带的问题，显著提高片上天线的辐射效率和增益，以及提高天线的带宽，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线，其特征在于，包括天线主体，所述天线主体包括第一部分和第二部分，所述第一部分位于第二部分的后侧；
所述第一部分包括从上到下分布的一层顶部金属层、多个中间金属层以及一层底部金属层；
所述第二部分包括水平分布的单层金属层，所述第二部分包括的单层金属层与所述第一部分的底部金属层位于同一平面且一体成型；
所述第一部分中具有一个矩形的基片集成波导谐振腔；
所述基片集成波导谐振腔中具有矩形的贴片天线；
所述贴片天线的四周外部环绕有缝隙；
所述第二部分的横向中间位置具有纵向分布的微带线。
其中，所述基片集成波导谐振腔的上下两侧分别为金属层；
所述基片集成波导谐振腔上侧的金属层为所述第一部分具有的顶部金属层；
所述基片集成波导谐振腔下侧的金属层为所述第一部分具有的底部金属层；
所述基片集成波导谐振腔里面填充有二氧化硅介质。
其中，所述贴片天线的上下两侧分别为金属层；
所述贴片天线的上侧金属层为所述基片集成波导谐振腔上侧的金属层；
所述贴片天线的下侧金属层为所述基片集成波导谐振腔下侧的金属层；
所述贴片天线的顶部金属层和底部金属层之间填充有二氧化硅介质。
其中，所述贴片天线的长度和宽度之比为：。
其中，所述缝隙位于所述基片集成波导谐振腔上侧的金属层上。
其中，所述微带线的上下两侧分别为金属层；
所述微带线下侧的金属层即为所述第二部分包括的单层金属层；
所述贴片天线上侧的金属层和下侧的金属层之间填充有二氧化硅介质；
所述贴片天线上侧的金属层与所述第一部分的顶部金属层位于同一平面且一体成型。
其中，所述基片集成波导谐振腔的前端具有一个开口；
所述开口位于所述基片集成波导谐振腔上侧的金属层和下层的金属层之间的位置，并且所述开口以微带线的中心线进行左右对称分布。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线，其能够解决现有片上天线存在的低增益、低效率及窄带的问题，显著提高片上天线的辐射效率和增益，以及提高天线的带宽，具有重大的生产实践意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线的立体结构示意图；
图2为本发明提供的一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线的俯视结构示意图；
图3为本发明提供的一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线中的基片集成波导(SIW)谐振腔在谐振模TE210模时，其顶层金属表面电流分布示意图；
图4为本发明提供的一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线中的基片集成波导(SIW)谐振腔在谐振模TE210模时，其腔内电场分布示意图；
图5为本发明提供的一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线中的矩形贴片Patch天线在谐振模TM10模时，其顶层金属表面电流分布示意图；
图6为本发明提供的一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线中矩形贴片Patch天线在谐振模TM10模时，谐振腔腔内电场分布示意图；
图7为本发明提供的一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线中的矩形贴片Patch天线在谐振模TM02模时，其顶层金属表面电流分布示意图；
图8为本发明提供的一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线中的矩形贴片Patch天线在TM02模时，谐振腔内电场分布示意图；
图9为本发明提供的一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线的回波损耗随频率关系的示意图；
图10为本发明提供的一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线的增益随频率关系的示意图；
图11为本发明提供的一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线的辐射效率随频率关系的示意图；
图12为本发明提供的一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线中的基片集成波导(SIW)谐振腔在谐振模TE210模时，在332GHz频点处的辐射方向图；
图13为本发明提供的一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线中的矩形贴片Patch天线在谐振模TM10模时，在346GHz频点处的辐射方向图；
图14为本发明提供的一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线中的矩形贴片Patch天线在谐振模TM02模时，在352GHz频点处的辐射方向图；
图15为本发明提供的一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线中的矩形贴片天线的TM10谐振模的场分布示意图；
图16为本发明提供的一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线中的矩形贴片天线的TM02谐振模的场分布示意图；
图中，1为贴片天线，2为基片集成波导(SIW)谐振腔，3为缝隙，4为天线主体，40为微带线，41为第一部分，42为第二部分，5为开口。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1至图16，本发明提供了一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线，包括天线主体4，所述天线主体4包括第一部分41和第二部分42，所述第一部分41位于第二部分42的后侧；
所述第一部分41包括上下分布(即堆叠)的多层金属层(即为金属化的天线基片，具体包括从上到下分布的一层顶部金属层、多个中间金属层以及一层底部金属层，中间金属层的数目例如可以为四个)；
所述第二部分42包括水平分布的单层金属层，所述第二部分42包括的单层金属层与所述第一部分41的底部金属层(即最下方的金属层)位于同一平面且一体成型(即可以是第一部分41底部金属层的延伸部)；
所述第一部分41中具有一个矩形的基片集成波导谐振腔2(即为图1、图2所示的虚线里面的区域)；
所述基片集成波导谐振腔2中具有矩形的贴片(patch)天线1；
所述贴片天线1的四周外部环绕有缝隙3；
所述第二部分42的横向中间位置具有纵向分布的微带线4。
需要说明的是，图1所示最外侧的线条，为天线主体4四周的外边缘线。
在本发明中，具体实现上，所述基片集成波导(SIW)谐振腔2的上下两侧分别为金属层；
所述基片集成波导(SIW)谐振腔2上侧的金属层为所述第一部分41具有的顶部金属层(即所述第一部分41包括的位于最上方的金属层，具体是顶部金属层中的虚线区域里面部分)；
所述基片集成波导(SIW)谐振腔2下侧的金属层为所述第一部分41具有的底部金属层(即所述第一部分41包括的位于最下方的金属层，具体是底部金属层中的虚线区域里面部分)；
所述基片集成波导(SIW)谐振腔2里面填充有二氧化硅介质。
需要说明的是，如果天线主体4的第一部分41由六层金属层上下叠加形成(其中的顶层金属只有一层，加工在集成工艺中的最顶层)，基片集成波导(SIW)谐振腔2即包括：在天线主体内部加工(例如钻、挖)形成中空腔室(该腔内填充有二氧化硅介质，金属腔是在集成工艺中的介质中，利用中间层金属和金属过孔自下而上堆叠成的腔体结构，该腔体结构连接了SIW腔的顶层金属和底层金属)以及包括天线主体的第一部分41的顶部金属层和底部金属层，其中，所述基片集成波导(SIW)谐振腔2的四周侧壁由多个中间金属层的切面(或者侧壁)组成，所述多个中间金属层位于第一部分41的顶部金属层和底部金属层之间的位置，为堆叠的结构。
在本发明中，所述顶部金属层和中间金属层之间，任意两个中间金属层之间，以及所述中间金属层和底部金属层之间，还分别具有一层二氧化硅介质层。所述中间金属层和底部金属层上分别具有一个或者多个过孔(也称金属化孔)。
需要说明的是，所述基片集成波导(SIW)谐振腔2，是采用硅基集成工艺的顶部金属层、底部金属层和过孔及中间金属层形成的金属腔(图1的虚线部分)设计而成，选定其谐振模TE210模作为本结构的工作模式。
需要说明的是，谐振腔2的谐振模TE210模，即为SIW腔谐振模TExyz中的x＝1,y＝2,z＝0。其具体为SIW腔体内电场分布为在传播方向，即x方向有两个完整的波形分布，在与传播方向垂直的方向，即y方向上有一个完整的波形分布，由于SIW腔厚度薄，在厚度方向即z方向无完整波形分布。此模式的电磁场分布与贴片天线的TM10模电磁场分布有相似之处，方便多模的设计。
在本发明中，具体实现上，可以通过以下计算公式，来计算SIW腔的谐振频率。
具体公式为：(WSIW为SIW腔的宽度，LSIW为SIW腔的长度)。这样，谐振频率和天线的尺寸有严格的相关性，调节SIW腔的长和宽就可以调节腔体的谐振频率。
在本发明中，具体实现上，所述贴片天线1的上下两侧分别为金属层；
所述贴片天线1的上侧金属层为所述基片集成波导(SIW)谐振腔2上侧的金属层(也是所述第一部分41具有的顶部金属层)；
所述贴片天线1的下侧金属层为所述基片集成波导(SIW)谐振腔2下侧的金属层(也是所述第一部分41具有的底部金属层)；
所述贴片天线1的顶部金属层和底部金属层之间填充有二氧化硅介质。
也就是说，所述贴片天线1是包括SIW谐振腔2的顶部金属层和底部金属层中的矩形部分区域，如图1、图2所示的贴片天线1的实线部分。
需要说明的是，贴片(patch)天线1采用硅基集成工艺的顶层和底层金属设计矩形贴片Patch天线，合理设计其长宽比，使其谐振模TM10模和TM02模的谐振频率邻近，便于宽带设计。
具体实施上，贴片(patch)天线1优选为2:1。可以采用三维电磁仿真软件AnsoftHFSS，对矩形贴片Patch天线的尺寸在长宽比等于2的附近，进行微调。
具体实施上，矩形贴片天线的TM10和TM02谐振模，是其本身工作时就存在的两个模式，两个模式的场分布情况如图(图15、图16所示，这是矩形贴片天线的工作机理，是天线领域的基本内容，为现有技术，在此不展开描述)。其中TM02对应的频率高于TM10对应的频率。
需要说明的是，TM02对应的谐振频率高于TM10对应的谐振频率，当一个矩形贴片(长大于宽)天线工作时候，当频率逐渐升高时，第一个出现的谐振的频率是TM10模，第二个出现的谐振频率是TM02模。在频率足够接近，可以使两个独立的谐振模式相融合，使其两个独立的谐振频率波形相交，形成一个宽带的波形。
对于本发明，需要说明的是，矩形贴片天线的频率和天线的尺寸关系密切，尺寸越小天线的谐振频率越高。同时长宽比制约着两个谐振模对应的谐振频率的间距。长宽比越接近2，两个谐振模对应的谐振频率就越靠近。这两个模式与矩形贴片的长宽关系联系紧密。当一个矩形贴片的长和宽的比值呈现2倍的关系时，这两个谐振模对应的谐振频率就离得非常近了。矩形贴片的长宽比越接近2，这两个谐振模式对应的谐振频率就越接近。
具体实现上，所述贴片天线1的长度和宽度之比优选为2：1。
在本发明中，具体实现上，所述贴片天线1的四周有缝隙3，具体为：所述缝隙3位于所述基片集成波导谐振腔2上侧的金属层(即第一部分41具有的顶部金属层)上，即是在顶部金属层上挖出的缝隙。
需要说明的是，基片集成波导(SIW)谐振腔2的谐振模TE210，通过此缝隙3辐射电磁波以及方便调节天线的阻抗匹配。
在本发明中，具体实现上，所述微带线40的上下两侧分别为金属层；
所述微带线40下侧的金属层即为所述第二部分42包括的单层金属层；
所述贴片天线1上侧的金属层和下侧的金属层之间填充有二氧化硅介质；
所述贴片天线1上侧的金属层与所述第一部分41的顶部金属层(即最上方的金属层)位于同一平面且一体成型(即可以是第一部分41顶部金属层的延伸部)。
也可以说，微带线40的结构是纵向分布的窄条金属线和其下方对应长度的大金属板构成.
具体实现上，所述基片集成波导谐振腔2的前端具有一个开口5；
所述开口5位于所述基片集成波导谐振腔2上侧的金属层和下层的金属层之间的位置(即上下两侧的金属层不开口)，并且所述开口5以微带线40的中心线进行左右对称分布。
需要说明的是，所述微带线40作为本结构的馈电结构，采用硅基集成工艺的顶层和底层金属，来设计微带线，微带线与基片集成波导(SIW)谐振腔2的连接处留有开口5，便于天线的阻抗匹配。
具体实现上，所述微带线4，采用金属(如铜)材料制成。
对于本发明提供的新型宽带高增益片上基片集成波导天线，其在工作时存在三个谐振模，下面通过电磁场分布图，来说明本发明中天线的多模工作机理。
参见图3和图4所示，图3和图4分别为本发明的天线谐振在基片集成波导(SIW)谐振腔的谐振模TE210模时，顶层金属(即顶部金属层)表面电流分布和腔内的电场分布情况示意图。由于该组合结构中缝隙3的存在，此模式下金属腔内的电场分布主要集中在缝隙3处，且从缝隙处向外辐射电磁场，其场分布和矩形贴片Patch天线在谐振模TM10模时的电场分布相像，腔内电场为一个完整的波形；
参见图5和图6所示，图5和图6分别为本发明中的贴片Patch天线谐振在TM10谐振模时，顶层金属(即顶部金属层)表面电流分布和腔内电场分布情况示意图，矩形贴片Patch天线下的腔体内为一个完整波形的分布；
参见图7和图8，分别为本发明中贴片Patch天线谐振在TM02谐振模时，顶层金属(即顶部金属层)表面电流分布和腔内电场分布情况示意图，此模式下，顶层金属表面电流以天线中心进行对称分布，矩形贴片Patch天线下的腔体内，电场为两个完整的波形分布。调节该结构中基片集成波导(SIW)谐振腔腔体的长宽尺寸和矩形Patch天线的尺寸及长宽比，可调控三个谐振模对应的谐振频率，使三个谐振频率邻近，并且相互耦合，从而可有效扩展天线的带宽。
因此，基于以上技术方案可知，对于本发明，其优势在于，本发明的天线的结构完全采用集成电路工艺设计，无需额外的复杂后处理工序。基片集成波导(SIW)谐振腔结构，可有效抑制表面波的产生，使得片上天线的辐射效率及增益得到有效的提高。
对于本发明，采用基片集成波导(SIW)谐振腔的TE210模式和矩形贴片(Patch)天线的TM10和TM02模式，共计三个工作模式，可以实现多模谐振频率相邻近的方法，有效提高天线的带宽。
为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例，对其具体的结构以及设计方法进行说明。
在本发明中，本发明提供的新型宽带高增益片上基片集成波导(SIW)天线的中心频率选为340GHz，优选为采用0.18um的硅基集成工艺(硅锗合金SiGe BiCMOS工艺，JazzSBC18H3)的参数设计天线，该工艺中有六层金属(包括第一金属层Metal1、第二金属层Metal2、第三金属层Metal3、第四金属层Metal4、第五金属层Metal5、第六金属层Metal6)，以及第一金属层Metal1、第二金属层Metal2、第三金属层Metal3、第四金属层Metal4和第五金属层Metal55层中具有过孔(即分布有五层过孔Via1～Via5)，并且，任意相邻的两个金属层之间，具有二氧化硅介质层。
需要说明的是，硅基集成工艺(SiGe BiCMOS工艺，Jazz SBC18H3)为现有的工艺，在此不再累述。
对于本发明中SIW腔加载的矩形Patch天线，具体实现上，其具体的设计方法如下所示：
1.贴片(Patch)天线的设计，选取底层金属Metal1(即第一金属层Metal1，作为底部金属层)和顶层金属Metal6(即第六金属层Metal6，作为顶部金属层)设计矩形贴片Patch天线，合理选取贴片Patch天线的宽长比例，使其可同时激励出TM10和TM02模式，Patch天线的长宽比初始值设为2。
2.基片集成波导(SIW)谐振腔的设计，选取顶层金属Metal6(即第六金属层Metal6)和底层金属Metal1(即第一金属层Metal1)作为SIW谐振腔的上下层结构，中间层金属和过孔结构堆叠形成金属腔，合理设计SIW的长宽尺寸，使其可将贴片Patch天线包围，且SIW腔谐振在TE210模式下，谐振频率接近中心频率340GHz。
3.将贴片(Patch)天线和基片集成波导(SIW)谐振腔结构相结合，如图所示1，基片集成波导(SIW)谐振腔包围在贴片(Patch)天线结构的周围，且在贴片(Patch)天线结构的边缘存有缝隙，优化天线结构的参数，以实现三个谐振模式频率相邻近，形成宽带天线。
在本发明中，可以通过调整SIW金属腔的长和宽，以调节TE210模对应的谐振频率，调整矩形贴片天线的长及长宽比,以调节贴片天线的TM10和TM02模对应的谐振频率。调节缝隙的宽度和微带线的长宽尺寸，以调节这三个模式的匹配情况。
在本发明中，可以采用三维电磁仿真软件Ansoft HFSS，对此天线结构进行仿真优化，优化后的天线结构参数尺寸分别如下：
基片集成波导(SIW)谐振腔的尺寸为：长度(即长边的宽度)LSIW＝480μm，宽度(即短边的宽度)WSIW＝350μm；
贴片天线的尺寸为：长度(即长边的宽度)LPatch＝420μm，宽度(即短边的宽度)WPatch＝200μm；
缝隙的尺寸为：横向分布的缝隙宽度为WS1＝15μm,纵向分布的缝隙的宽度为WS2＝20μm。
在本发明中，本发明提供的新型宽带高增益片上基片集成波导(SIW)天线的回波损耗随频率变化的关系，如图9所示，-10dB阻抗匹配带宽为8.2％(329—357GHz)；
在本发明中，本发明提供的新型宽带高增益片上基片集成波导(SIW)天线的增益随频率变化关系，如图10所示，本发明提供的天线的增益最大可达3.3dBi；
在本发明中，本发明提供的新型宽带高增益片上基片集成波导(SIW)天线的辐射效率随频率变化关系，如图11所示，峰值辐射效率为43％。
在本发明中，图12为在332GHz频点处，SIW腔在TE210模时的辐射方向图；图13为在346GHz频点处，贴片Patch天线在TM10模时的辐射方向图；图14为在352GHz频点处，贴片Patch天线在TM02模时的辐射方向图。
对于本发明，需要说明的是，天线的中心频率，可以根据实际的需要，进行相应的选择和调整。
因此，基于以上技术方案可知，对于本发明提供的新型宽带高增益片上基片集成波导(SIW)天线，其通过采用基片集成波导腔结构，能够抑制表面波，从而提高片上天线的辐射效率和增益，同时采用基片集成波导(SIW)的谐振腔与贴片(Patch)天线进行多模谐振方法，从而提高天线的带宽。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线，其能够解决现有片上天线存在的低增益、低效率及窄带的问题，显著提高片上天线的辐射效率和增益，以及提高天线的带宽，具有重大的生产实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种新型宽带高增益片上基片集成波导天线，其特征在于，包括天线主体(4)，所述天线主体(4)包括第一部分(41)和第二部分(42)，所述第一部分(41)位于第二部分(42)的后侧；
所述第一部分(41)包括从上到下分布的一层顶部金属层、多个中间金属层以及一层底部金属层；
所述第二部分(42)包括水平分布的单层金属层，所述第二部分(42)包括的单层金属层与所述第一部分(41)的底部金属层位于同一平面且一体成型；
所述第一部分(41)中具有一个矩形的基片集成波导谐振腔(2)；
所述基片集成波导谐振腔(2)中具有矩形的贴片天线(1)；
所述贴片天线(1)的四周外部环绕有缝隙(3)；
所述第二部分(42)的横向中间位置具有纵向分布的微带线(4)；
基片集成波导谐振腔(2)作为中空的腔室，其四周侧壁由第一部分(41)的多个中间层的切面组成；
所述基片集成波导谐振腔(2)的上下两侧分别为金属层；
所述基片集成波导谐振腔(2)上侧的金属层为所述第一部分(41)具有的顶部金属层；
所述基片集成波导谐振腔(2)下侧的金属层为所述第一部分(41)具有的底部金属层；
所述基片集成波导谐振腔(2)里面填充有二氧化硅介质；
所述贴片天线(1)的上下两侧分别为金属层；
所述贴片天线(1)的上侧金属层为所述基片集成波导谐振腔(2)上侧的金属层；
所述贴片天线(1)的下侧金属层为所述基片集成波导谐振腔(2)下侧的金属层；
所述贴片天线(1)的顶部金属层和底部金属层之间填充有二氧化硅介质。
2.如权利要求1所述的新型宽带高增益片上基片集成波导天线，其特征在于，所述贴片天线(1)的长度和宽度之比为2：1。
3.如权利要求1所述的新型宽带高增益片上基片集成波导天线，其特征在于，所述缝隙(3)位于所述基片集成波导谐振腔(2)上侧的金属层上。
4.如权利要求1所述的新型宽带高增益片上基片集成波导天线，其特征在于，所述微带线(40)的上下两侧分别为金属层；
所述微带线(40)下侧的金属层即为所述第二部分(42)包括的单层金属层；
所述贴片天线(1)上侧的金属层和下侧的金属层之间填充有二氧化硅介质；
所述贴片天线(1)上侧的金属层与所述第一部分(41)的顶部金属层位于同一平面且一体成型。
5.如权利要求2至4中任一项所述的新型宽带高增益片上基片集成波导天线，其特征在于，所述基片集成波导谐振腔(2)的前端具有一个开口(5)；
所述开口(5)位于所述基片集成波导谐振腔(2)上侧的金属层和下层的金属层之间的位置，并且所述开口(5)以微带线(40)的中心线进行左右对称分布。
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