CN110212289B - 基片集成波导馈电喇叭天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基片集成波导馈电喇叭天线，其特征在于包括一对沿轴线渐变相对张开的等宽辐射薄片、包含上下铜箔层的介质板、带方形法兰的SMA馈电接头、直径0.2mm的金属化过孔和三角形聚四氟乙烯介质块。本发明尺寸小、重量轻、高增益且易于一体化集成，能够很好地满足天线带宽内的阻抗匹配和多天线高集成度下的定向覆盖要求，主要用于移动和卫星通信以及小型无人机设备中，实现远距离通信及灵活的对地观测。

Description

基片集成波导馈电喇叭天线
技术领域
本发明属于无线通信及遥感监测等所涉及的天线技术领域，具体涉及一种基片集成波导馈电喇叭天线。
背景技术
为了提高卫星通信，毫米波成像及对地观测分辨率，Ku及以上波段是常用工作频段，该频段范围内的天线不仅尺寸小、重量轻、易于加工制作，且便于在移动和卫星通信设备，以及小型无人机上快速集成，实现较高的成像分辨率。因此，本发明采用基片集成波导馈电的方式设计了尺寸小、重量轻、高增益且易于一体化集成的开口喇叭天线。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种小尺寸高增益的基片集成波导馈电喇叭天线。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，基片集成波导馈电喇叭天线，其特征在于包括一对沿轴线渐变相对张开的等宽辐射薄片、包含上下铜箔层的介质板、带方形法兰的SMA馈电接头、直径0.2mm的金属化过孔和三角形聚四氟乙烯介质块，其中直径0.2mm的金属化过孔连接介质板的上下铜箔层，并按照0.5mm的间距在介质板上均匀排布，构成一个一面开口的矩形介质基片集成波导，金属化过孔充当基片集成波导三个垂直面的金属墙；一对沿轴线渐变相对张开的等宽辐射薄片在起始端与基片集成波导开口面相接，该等宽辐射薄片的宽度与基片集成波导开口面的宽度一致；三角形聚四氟乙烯介质块位于基片集成波导的开口面上，该三角形聚四氟乙烯介质块的底边宽度与基片集成波导开口面的宽度一致，三角形聚四氟乙烯介质块的顶角指向等宽辐射薄片的轴线方向并沿轴线方向伸入渐变张开的等宽辐射薄片之间；带法兰的SMA馈电接头与基片集成波导在其宽边底部相连并通过法兰与基片集成波导下表面焊接固定，SMA馈电接头的内导体穿过基片集成波导下铜箔层伸入介质板中并与上铜箔层保持间隙，SMA馈电接头的绝缘介质与基片集成波导的下表面齐平。
进一步优选，所述基片集成波导由上下铜箔层、设置于上下铜箔层之间的低损耗高频介质板及连接上下铜箔层的直径0.2mm的金属化过孔构成，其中金属化过孔以介质板一侧垂直开口面为起点，按照0.5mm的间距沿纵向及横向均匀排布，构成一个一面开口的矩形介质基片集成波导，该金属化过孔充当基片集成波导三个垂直面的金属墙。
进一步优选，所述带方形法兰盘的SMA馈电接头一侧是50Ω的射频接头，另一侧是包含内导体的开放结构，该内导体穿过基片集成波导下铜箔层伸入介质中并与上铜箔层保持间隙。
进一步优选，所述沿轴线渐变相对张开的等宽辐射薄片由两块面积相等且厚度一致的金属薄片按照如下曲线弯折而来，等宽金属薄片的厚度为0.5mm，其渐变张开轨迹为两段指数曲线，分别采用首尾相接方式形成一段，具体形式如下：
Figure BDA0002112292870000021
本发明尺寸小、重量轻、高增益且易于一体化集成，能够很好地满足天线带宽内的阻抗匹配和多天线高集成度下的定向覆盖要求，主要用于移动和卫星通信以及小型无人机设备中，实现远距离通信及灵活的对地观测。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明的剖面结构示意图；
图3是本发明的仰视图；
图4是本发明的俯视图；
图5是本发明的装配结构示意图；
图6是本发明的回波损耗曲线；
图7是本发明的辐射方向图；
图8是本发明的增益曲线。
图中：1-沿轴线渐变相对张开的等宽辐射薄片，2-上铜箔层，3-下铜箔层，4-介质板，5-SMA馈电接头，6-金属化过孔，7-三角形聚四氟乙烯介质块。
具体实施方式
结合附图详细描述本发明的技术方案，如图1-5所示，基片集成波导馈电喇叭天线，包括一对沿轴线渐变相对张开的等宽辐射薄片1、包含上下铜箔层的介质板4、带方形法兰的SMA馈电接头5、直径0.2mm的金属化过孔6和三角形聚四氟乙烯介质块7，其中直径0.2mm的金属化过孔6连接介质板4的上下铜箔层，并按照0.5mm的间距在介质板4上均匀排布，构成一个一面开口的矩形介质基片集成波导，金属化过孔6充当基片集成波导三个垂直面的金属墙；一对沿轴线渐变相对张开的等宽辐射薄片1在起始端与基片集成波导开口面相接，该等宽辐射薄片的宽度与基片集成波导开口面的宽度一致；三角形聚四氟乙烯介质块7位于基片集成波导的开口面上，该三角形聚四氟乙烯介质块7的底边宽度与基片集成波导开口面的宽度一致，三角形聚四氟乙烯介质块7的顶角指向等宽辐射薄片的轴线方向并沿轴线方向伸入渐变张开的等宽辐射薄片之间；带法兰的SMA馈电接头5与基片集成波导在其宽边底部相连并通过法兰与基片集成波导下表面焊接固定，SMA馈电接头5的内导体穿过基片集成波导下铜箔层3伸入介质板4中并与上铜箔层2保持间隙，SMA馈电接头5的绝缘介质与基片集成波导的下表面齐平。
本发明所述基片集成波导由上下铜箔层(2,3)、设置于上下铜箔层之间的低损耗高频介质板4及连接上下铜箔层的直径0.2mm的金属化过孔6构成，其中金属化过孔6以介质板4一侧垂直开口面为起点，按照0.5mm的间距沿纵向及横向均匀排布，构成一个一面开口的矩形介质基片集成波导，该金属化过孔6充当基片集成波导三个垂直面的金属墙，低损耗高频介质板4为介电常数2.2、厚度1.575mm的Rogers5880；所述带方形法兰盘的SMA馈电接头5一侧是50Ω的射频接头，另一侧是包含一定长度直内导体的开放结构，该内导体穿过基片集成波导下铜箔层3伸入介质4中并与上铜箔层2保持间隙；所述沿轴线渐变相对张开的等宽辐射薄片1由两块面积相等且厚度一致的金属薄片按照如下曲线弯折而来，等宽金属薄片的厚度为0.5mm，其渐变张开轨迹为两段指数曲线，分别采用首尾相接方式形成一段，具体形式如下：
Figure BDA0002112292870000031
图6为基片集成波导馈电喇叭天线的回波损耗曲线，由图可以看出在整个频带12.7-18.8GHz范围内天线拥有稳定的阻抗匹配特性。
图7为基片集成波导馈电喇叭天线在主要频点的E面和H面辐射方向图，从图中可知在整个带宽范围内天线具有稳定的波束。
图8为基片集成波导馈电喇叭天线的增益曲线，由图可以看出带内增益大于9dBi，并且随着频率升高其不断增大。
综上所述，本发明提供的基片集成波导馈电喇叭天线，尺寸小、重量轻、高增益且易于一体化集成，具有很好的应用前景和推广价值。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都要求落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基片集成波导馈电喇叭天线，其特征在于包括一对沿轴线渐变相对张开的等宽辐射薄片、包含上下铜箔层的介质板、带方形法兰的SMA馈电接头、直径0.2mm的金属化过孔和三角形聚四氟乙烯介质块，其中直径0.2mm的金属化过孔连接介质板的上下铜箔层，并按照0.5mm的间距在介质板上均匀排布，构成一个一面开口的矩形介质基片集成波导，金属化过孔充当基片集成波导三个垂直面的金属墙；一对沿轴线渐变相对张开的等宽辐射薄片在起始端与基片集成波导开口面相接，该等宽辐射薄片的宽度与基片集成波导开口面的宽度一致；三角形聚四氟乙烯介质块位于基片集成波导的开口面上，该三角形聚四氟乙烯介质块的底边宽度与基片集成波导开口面的宽度一致，三角形聚四氟乙烯介质块的顶角指向等宽辐射薄片的轴线方向并沿轴线方向伸入渐变相对张开的等宽辐射薄片之间；SMA馈电接头通过法兰与基片集成波导下表面焊接固定，SMA馈电接头的内导体穿过基片集成波导下铜箔层伸入介质板中并与上铜箔层保持间隙。
2.根据权利要求1所述的基片集成波导馈电喇叭天线，其特征在于：所述介质板为低损耗高频介质板。
3.根据权利要求1所述的基片集成波导馈电喇叭天线，其特征在于：所述带方形法兰的SMA馈电接头一侧是50Ω的射频接头，另一侧是包含内导体的开放结构。
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