CN111916910A - 基片集成波导缝隙天线 - Google Patents

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花鹏成
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曹捷
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Abstract

本发明涉及一种基片集成波导缝隙天线，包含：微带基板；上层贴片，贴覆设置在微带基板的上表面，该上层贴片上开设有多个上层辐射缝隙，形成上层缝隙辐射阵面；下层贴片，贴覆设置在微带基板的下表面，该下层贴片上开设有多个下层辐射缝隙，形成下层缝隙辐射阵面；多个金属过孔，通过排列形成矩形，所述的上层缝隙辐射阵面和下层缝隙辐射阵面均设置在由金属过孔排列形成的矩形内；每个金属过孔分别穿过上层贴片、微带基板和下层贴片。本发明性能优异、重量低、成本低、加工难度低，能在只使用单个天线时实现360°的全向波束辐射。

Description

基片集成波导缝隙天线
技术领域
本发明涉及一种波导缝隙天线，具体是指一种基片集成波导缝隙天线，属于天线设计的技术领域。
背景技术
在现代移动通信领域中，随着通信业的不断发展，移动通信载体上装载的通信设备也越来越多。“因此，尽量减少通信设备所占的空间，尽量提高通信设备的性能，便成为目前所追求的目标”。
现在常用的波导缝隙天线的形式为行波阵列天线。但是，现有的波导缝隙天线仍然存在重量较重，结构复杂，不易加工，且制造成本较高的缺点和限制。
在这种背景下，本发明提出一种新型的基片集成波导缝隙天线的设计思想。相比于现有的波导缝隙天线，其具有成本低、重量轻、易于加工制作、便于安装等优点，在现代移动通信中具有良好的应用前景。
基于上述，本发明提供一种基片集成波导缝隙天线，从而解决现有技术中存在的缺点和限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种基片集成波导缝隙天线，性能优异、重量低、成本低、加工难度低，能在只使用单个天线时实现360°的全向波束辐射。
为实现上述目的，本发明提供一种基片集成波导缝隙天线，包含：微带基板；上层贴片，贴覆设置在微带基板的上表面，该上层贴片上开设有多个上层辐射缝隙，形成上层缝隙辐射阵面；下层贴片，贴覆设置在微带基板的下表面，该下层贴片上开设有多个下层辐射缝隙，形成下层缝隙辐射阵面；多个金属过孔，通过排列形成矩形，所述的上层缝隙辐射阵面和下层缝隙辐射阵面均设置在由金属过孔排列形成的矩形内；每个金属过孔分别穿过上层贴片、微带基板和下层贴片。
所述的上层贴片和下层贴片均为金属贴片。
所述的上层辐射缝隙和下层辐射缝隙的数量一致，且上层辐射缝隙和下层辐射缝隙对称设置。
每个所述的上层辐射缝隙分别与上层贴片的中心轴线之间设置不同的偏移量，使上层缝隙辐射阵面的阵面电流服从泰勒分布。
每个所述的下层辐射缝隙分别与下层贴片的中心轴线之间设置不同的偏移量，使下层缝隙辐射阵面的阵面电流服从泰勒分布。
每个所述的上层辐射缝隙和每个所述的下层辐射缝隙均为矩形，且在矩形的各个顶角上均设置有倒角。
所述的金属过孔的直径小于基片集成波导缝隙天线的中心频段对应波长的0.2倍。
本发明所述的基片集成波导缝隙天线，还包含：馈电探针通孔，设置在微带基板的中轴线上，位于上层缝隙辐射阵面和下层缝隙辐射阵面的端部，且位于由金属过孔排列形成的矩形内部；所述的馈电探针通孔分别穿过上层贴片、微带基板和下层贴片。
本发明所述的基片集成波导缝隙天线，还包含：金属基板，设置在微带基板的下层贴片的下方，覆盖所述的馈电探针通孔，且未覆盖下层缝隙辐射阵面中的任何一个下层辐射缝隙；所述的金属基板上开设有安装孔，该安装孔对准馈电探针通孔设置。
本发明所述的基片集成波导缝隙天线，还包含：同轴馈电端口，设置在金属基板上的安装孔内，馈电探针经由该同轴馈电端口插入微带基板上的馈电探针通孔内进行馈电。
综上所述，本发明提供的基片集成波导缝隙天线，具有性能优异、重量降低、成本降低、加工难度降低的优点。本发明天线采用双面开缝的形式，在只使用单个天线的情况下，可实现360°的方向图覆盖。
附图说明
图1为本发明提供的基片集成波导缝隙天线的俯视图；
图2为本发明提供的基片集成波导缝隙天线的仰视图；
图3为本发明提供的基片集成波导缝隙天线的侧视图。
具体实施方式
以下结合图1～图3，通过优选实施例对本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。需要说明的是，本发明所提供的附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以达到方便明晰的辅助说明本发明实施例的目的。
如图1～图3所示，为本发明提供的基片集成波导缝隙天线，包含：微带基板1；上层贴片31，贴覆设置在微带基板1的上表面，该上层贴片31上开设有多个上层辐射缝隙，形成上层缝隙辐射阵面；下层贴片32，贴覆设置在微带基板1的下表面，该下层贴片32上开设有多个下层辐射缝隙，形成下层缝隙辐射阵面；多个金属过孔，通过排列形成矩形，所述的上层缝隙辐射阵面和下层缝隙辐射阵面均设置在由金属过孔排列形成的矩形内；每个金属过孔分别穿过上层贴片31、微带基板1和下层贴片32。
所述的上层贴片31和下层贴片32均为金属贴片。
所述的上层辐射缝隙和下层辐射缝隙的数量一致，且上层辐射缝隙和下层辐射缝隙对称设置，使得天线方向图对称。在本发明的优选实施例中，所述的上层辐射缝隙和下层辐射缝隙的数量以及缝隙长度是由基片集成波导缝隙天线的尺寸和工作频率确定的。
在本发明的优选实施例中，如图1所示，所述的上层贴片31上开设有8个从左至右依次排列的上层辐射缝隙41～48，且每个上层辐射缝隙分别与上层贴片31的中心轴线之间设置不同的偏移量。其中，每个上层辐射缝隙可以在上层贴片31的中心轴线与金属过孔之间的范围内设置不同的偏移量。该偏移量的设置能够使得每个上层辐射缝隙产生不同的导电值，从而使得整个上层缝隙辐射阵面的阵面电流服从泰勒分布。
如图1所示，每个所述的上层辐射缝隙均为矩形，且在矩形的4个顶角上均设置有倒角。
在本发明的优选实施例中，如图2所示，所述的下层贴片32上开设有8个从左至右依次排列的下层辐射缝隙91～98，且每个下层辐射缝隙分别与下层贴片32的中心轴线之间设置不同的偏移量。其中，每个下层辐射缝隙可以在下层贴片32的中心轴线与金属过孔之间的范围内设置不同的偏移量。该偏移量的设置能够使得每个下层辐射缝隙产生不同的导电值，从而使得整个下层缝隙辐射阵面的阵面电流服从泰勒分布。
如图2所示，每个所述的下层辐射缝隙均为矩形，且在矩形的4个顶角上均设置有倒角。
进一步，对于基片集成波导缝隙天线而言，在给定天线尺寸的情况下，上层辐射缝隙和下层辐射缝隙设置的数量越多，则天线增益越大。
所述的金属过孔的直径小于基片集成波导缝隙天线的中心频段对应波长的0.2倍。进一步，每个金属过孔的具体大小，以及相邻金属过孔之间的间距通过仿真计算结果为准。
在本发明的优选实施例中，如图1所示，所有的金属过孔排列形成矩形，围绕设置在上层缝隙辐射阵面的外围。所述的金属过孔包含：设置在上层缝隙辐射阵面两侧侧边的共98个金属过孔71，每侧49个；设置在上层缝隙辐射阵面两端端部的共6个金属过孔72，每端3个。
由于每个金属过孔分别穿过上层贴片31、微带基板1和下层贴片32，因此如图2所示，由金属过孔排列形成的矩形，同样围绕设置在下层缝隙辐射阵面的外围。其中，设置在下层缝隙辐射阵面两侧侧边的共98个金属过孔71，每侧49个；设置在下层缝隙辐射阵面两端端部的共6个金属过孔72，每端3个。
如图1和图2所示，本发明所述的基片集成波导缝隙天线，还包含：馈电探针通孔5，设置在微带基板1的中轴线上，位于上层缝隙辐射阵面和下层缝隙辐射阵面的端部，且位于由金属过孔排列形成的矩形内部。
进一步，所述的馈电探针通孔5分别穿过上层贴片31、微带基板1和下层贴片32。
如图2和图3所示，本发明所述的基片集成波导缝隙天线，还包含：金属基板6，设置在微带基板1的下层贴片32的下方，覆盖所述的馈电探针通孔5，且未覆盖下层缝隙辐射阵面中的任何一个下层辐射缝隙。需要说明，所有的金属过孔均不会穿过金属基板6。
在本发明的其他优选实施例中，考虑到铝比较轻，因此所述的金属基板6采用铝基板。
所述的金属基板6上开设有安装孔，该安装孔对准馈电探针通孔5设置。
如图3所示，本发明所述的基片集成波导缝隙天线，还包含：同轴馈电端口8，设置在金属基板6上的安装孔内，馈电探针经由该同轴馈电端口8插入微带基板1上的馈电探针通孔5内进行馈电。
在本发明的优选实施例中，所述的同轴馈电端口8的接头可采用SMA接头、SMP接头、N型同轴接头或波导口接头等，其特性阻抗可以根据设计需要为50Ω或100Ω。
综上所述，本发明提供的基片集成波导缝隙天线，具有性能优异、重量降低、成本降低、加工难度降低的优点。本发明天线采用双面开缝的形式，即在微带基板的下表面上开设形成多个下层辐射缝隙，并且与上层辐射缝隙对称设置，使得基片集成波导缝隙天线从原先的仅实现180°的方向图覆盖变成可实现360°的方向图覆盖，而现有技术中，均需要采用两个波导缝隙天线才能实现360°的方向图覆盖。因此，本发明在只使用单个天线的情况下，在E面能实现360°的全向波束辐射(漏斗形方向图)，在H面能实现波束倾斜，工作于K波段，相对带宽为4％。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种基片集成波导缝隙天线，其特征在于，包含：
微带基板；
上层贴片，贴覆设置在微带基板的上表面，该上层贴片上开设有多个上层辐射缝隙，形成上层缝隙辐射阵面；
下层贴片，贴覆设置在微带基板的下表面，该下层贴片上开设有多个下层辐射缝隙，形成下层缝隙辐射阵面；
多个金属过孔，通过排列形成矩形，所述的上层缝隙辐射阵面和下层缝隙辐射阵面均设置在由金属过孔排列形成的矩形内；每个金属过孔分别穿过上层贴片、微带基板和下层贴片。
2.如权利要求1所述的基片集成波导缝隙天线，其特征在于，所述的上层贴片和下层贴片均为金属贴片。
3.如权利要求1所述的基片集成波导缝隙天线，其特征在于，所述的上层辐射缝隙和下层辐射缝隙的数量一致，且上层辐射缝隙和下层辐射缝隙对称设置。
4.如权利要求3所述的基片集成波导缝隙天线，其特征在于，每个所述的上层辐射缝隙分别与上层贴片的中心轴线之间设置不同的偏移量，使上层缝隙辐射阵面的阵面电流服从泰勒分布。
5.如权利要求3所述的基片集成波导缝隙天线，其特征在于，每个所述的下层辐射缝隙分别与下层贴片的中心轴线之间设置不同的偏移量，使下层缝隙辐射阵面的阵面电流服从泰勒分布。
6.如权利要求3所述的基片集成波导缝隙天线，其特征在于，每个所述的上层辐射缝隙和每个所述的下层辐射缝隙均为矩形，且在矩形的各个顶角上均设置有倒角。
7.如权利要求1所述的基片集成波导缝隙天线，其特征在于，所述的金属过孔的直径小于基片集成波导缝隙天线的中心频段对应波长的0.2倍。
8.如权利要求1所述的基片集成波导缝隙天线，其特征在于，还包含：馈电探针通孔，设置在微带基板的中轴线上，位于上层缝隙辐射阵面和下层缝隙辐射阵面的端部，且位于由金属过孔排列形成的矩形内部；所述的馈电探针通孔分别穿过上层贴片、微带基板和下层贴片。
9.如权利要求8所述的基片集成波导缝隙天线，其特征在于，还包含：金属基板，设置在微带基板的下层贴片的下方，覆盖所述的馈电探针通孔，且未覆盖下层缝隙辐射阵面中的任何一个下层辐射缝隙；所述的金属基板上开设有安装孔，该安装孔对准馈电探针通孔设置。
10.如权利要求9所述的基片集成波导缝隙天线，其特征在于，还包含：同轴馈电端口，设置在金属基板上的安装孔内，馈电探针经由该同轴馈电端口插入微带基板上的馈电探针通孔内进行馈电。
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