CN112290221A - 一种毫米波复合基片集成波导缝隙天线 - Google Patents

一种毫米波复合基片集成波导缝隙天线 Download PDF

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沈荣
苏培
罗伦
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Abstract

本申请提供了一种毫米波复合基片集成波导缝隙天线，属于毫米波雷达天线技术领域，其包括：介质基板；附着于介质基板一面的金属覆层，其中，在金属覆层上刻蚀有缝隙阵列，用于形成缝隙天线的辐射口以向外辐射电磁波；设置于介质基板另一面的支撑结构，支撑结构的介电常数接近于空气的介电常数，通过粘接将附着有的介质基板与支撑结构形成一体的复合基片；以及具有沿着第一方向设置的安装槽的金属构件，安装槽用于容纳所述复合基片。本申请可以保证缝隙天线低剖面的同时，有效的解决了毫米波波段的SIW缝隙阵列天线增益损耗大的问题，利用低介电常数的支撑结构替代传统的高介电常数金属覆层介质板，大幅降低SIW结构内的有效介电常数和损耗正切。

Description

一种毫米波复合基片集成波导缝隙天线
技术领域
本申请属于毫米波雷达天线技术领域，特别涉及一种毫米波复合基片集成波导缝隙天线。
背景技术
毫米波是一种雷达中广泛应用的波段，频率通常在30～300GHz，而W波段(约70～110GHz)更是毫米波波段中常用的波段。W波段天线一般包括反射面天线、波导缝隙阵列天线以及SIW(Substrate Integrated Waveguide，集成式波导)缝隙阵列天线。
反射面天线一般具有较大体积，其不适用于载机平台上对雷达天线系统体积要求较高的情况。而波导缝隙阵列天线具有低剖面的优点，但W波段的波导缝隙阵列天线中各缝隙的几何尺寸微小，其结构尺寸超出了工艺的极限。于是现有技术中则提出了一种新的波导结构——基片集成波导，并采用该SIW形式并利用PCB工艺实现波导缝隙阵列天线。SIW缝隙天线具备低剖面优点的同时还解决了缝隙阵列天线的工艺问题，但SIW是类似于介质填充波导的一种传输线，介质损耗显著，这个特点将导致天线增益的严重下降，尤其工作于W波段时。
发明内容
本申请的目的是提供了一种毫米波复合基片集成波导缝隙天线，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
本申请的技术方案是：一种毫米波复合基片集成波导缝隙天线，包括：
介质基板；
附着于所述介质基板一面的金属覆层，其中，在所述金属覆层上刻蚀有缝隙阵列，用于形成缝隙天线的辐射口以向外辐射电磁波；
设置于所述介质基板另一面的支撑结构，所述支撑结构的介电常数接近于空气的介电常数，通过粘接将附着有的介质基板与所述支撑结构形成一体的复合基片；以及
具有沿着第一方向设置的安装槽的金属构件，所述安装槽用于容纳所述复合基片。
进一步的，所述金属覆层为覆铜层。
进一步的，所述金属覆层上设置的缝隙阵列排列方向与安装槽延伸方向一致。
进一步的，所述支撑结构的厚度是所述介质基板厚度的5倍以上。
进一步的，所述支撑结构采用泡沫材料。
进一步的，所述金属构件的安装槽两侧的端面高度高于所述复合基片的高度。
本申请所提供的毫米波复合基片集成波导缝隙天线在保证缝隙天线低剖面的同时，有效的解决了毫米波波段及以上的SIW缝隙阵列天线增益损耗大的问题，利用低介电常数的支撑结构替代传统的高介电常数覆铜基片，大幅降低SIW结构内的有效介电常数和损耗正切，实现复合基片集成波导缝隙天线的增益提升。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请的毫米波复合基片集成波导缝隙天线结构示意图。
图2为本申请的毫米波复合基片集成波导缝隙天线结构俯视图。
图3为本申请的介质基板与金属覆层的示意图。
图4为本申请的介质基板、金属覆层与支撑结构的示意图。
附图标记：
1-金属覆层，11-缝隙阵列；
2-介质基板；
3-站接层；
4-支撑结构；
5-金属构件，51-安装槽壁；
10-复合基片。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
为了克服现有技术中所提出的问题，本申请提供了一种低损耗的复合基片集成波导缝隙天线，用于降低SIW电路的插入损耗，保证SIW缝隙阵列天线的低剖面及工艺可实现性。本申请在SIW的基础上进行了改进，继承了SIW缝隙天线的低剖面优点和PCB工艺的可实现性。
如图1至图4所示，本申请所提供的毫米波复合基片集成波导缝隙天线包括有：介质基板1，附着于介质基板1上表面的金属覆层2，介质基板1与金属覆层2形成金属覆层介质板；在介质基板1的下面通过粘接层3粘接固定有支撑结构4，其中支撑结构4采用介电常数接近于空气的材料构成；金属覆层介质板通过粘接层3与支撑结构4形成一体的复合基片10；以及具有安装槽的金属机构5，复合基片10整体安装于安装槽中。通过在金属覆层介质板的金属覆层上贯通刻蚀缝隙阵列11，以形成天线辐射口而向外辐射电磁波。
进一步的，缝隙天线11的排列方向与金属构件5的安装槽的开设方向X一致。
在本申请一实施例中，所述金属覆层为覆铜层，覆铜层在保证导电性能的基础上又具有较低的成本。可以理解的是，若在不考虑成本前提下，金属覆层还可以采用导电性能更好的覆银层或覆金层。
在本申请一实施例中，支撑结构4采用泡沫结构，泡沫结构除了具有与空气相同或相近的介电常数外，还能够对金属覆层介质板提供较好的支撑。
在本申请一实施例中，所述支撑结构4的厚度是介质基板厚度的5倍以上，由此可以使得复合基片10的厚度主要来源于支撑结构4，使得介质基板2的厚度相对很薄，因而复合基片10的有效介电常数更接近于支撑结构4的介电常数，损耗正切也更接近支撑结构4的损耗正切。
在本申请一实施例中，金属构件5的安装槽壁51的高度略高于复合基片10的高度，以防止复合基片集成波导中出现电磁波泄露的现象，保证电磁能量仅从缝隙阵列11向外辐射。其中，所述略高于应至少高出1mm。
本申请所提供的毫米波复合基片集成波导缝隙天线相比于现有技术中的SIW缝隙天线来说，通过将低介电常数、低损耗的支撑结构与金属覆层介质板混合构造SIW，使得复合基片集成波导的传输损耗远低于传统SIW，更接近于空气波导，且本申请所提的毫米波复合基片集成波导缝隙天线无电磁波泄露的缝隙，较SIW缝隙阵列天线的辐射效率更高。
本申请所提供的毫米波复合基片集成波导缝隙天线实现了毫米波缝隙阵列天线的工程化，解决了基片集成波导缝隙阵列天线在毫米波波段传输损耗大、方向图增益低的问题。需要说明的是，本申请中的复合基片集成波导缝隙天线同时也适用于毫米波以下频段的缝隙天线损耗问题的解决。
本申请的复合基片集成波导缝隙天线较传统波导缝隙天线，易于工艺实现和批量生产，且较SIW缝隙天线，具有更高的结构强度、更低的介质损耗；金属构件的安装槽壁即作为SIW窄壁，代替传统的金属通孔墙，减少电磁波泄露，进一步降低损耗，也更易于达到谐振状态。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种毫米波复合基片集成波导缝隙天线，其特征在于，包括：
介质基板；
附着于所述介质基板一面的金属覆层，其中，在所述金属覆层上刻蚀有缝隙阵列，用于形成缝隙天线的辐射口以向外辐射电磁波；
设置于所述介质基板另一面的支撑结构，所述支撑结构的介电常数接近于空气的介电常数，通过粘接将附着有的介质基板与所述支撑结构形成一体的复合基片；以及
具有沿着第一方向设置的安装槽的金属构件，所述安装槽用于容纳所述复合基片。
2.如权利要求1所述的毫米波复合基片集成波导缝隙天线，其特征在于，所述金属覆层为覆铜层。
3.如权利要求1所述的毫米波复合基片集成波导缝隙天线，其特征在于，所述金属覆层上设置的缝隙阵列排列方向与安装槽延伸方向一致。
4.如权利要求1所述的毫米波复合基片集成波导缝隙天线，其特征在于，所述支撑结构的厚度是所述介质基板厚度的5倍以上。
5.如权利要求4所述的毫米波复合基片集成波导缝隙天线，其特征在于，所述支撑结构采用泡沫材料。
6.如权利要求1所述的毫米波复合基片集成波导缝隙天线，其特征在于，所述金属构件的安装槽两侧的端面高度高于所述复合基片的高度。
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