CN113809518B - 一种具有高隔离度的微波与毫米波大频比共口径天线 - Google Patents

一种具有高隔离度的微波与毫米波大频比共口径天线 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种具有高隔离度的微波与毫米波大频比共口径天线。本发明天线包括4×4基片集成波导背腔缝隙阵列C、基片集成波导功分馈电网络N、低频滤波馈电网络L。本发明将毫米波天线阵列与微波天线一体化设计，利用同一个辐射结构来辐射毫米波和微波信号，其孔径利用率高，实现了共口径天线的小型化。本发明充分利用基片集成波导结构的高通特性，同时引入两个微带滤波结构，且两个天线的极化方向相互垂直，在微波和毫米波两个工作频段内，均获得了较高的端口隔离度。大频比共口径天线的设计一般比较复杂，与传统结构相比，本发明的拓扑结构比较简单，所以加工成本更低，更容易实现。

Description

一种具有高隔离度的微波与毫米波大频比共口径天线
技术领域
本发明属于天线设计技术领域，尤其涉及一种具有高隔离度的微波与毫米波大频比共口径天线结构。
背景技术
近年来，随着无线通信技术的迅猛发展，5G通信已成为一个热点研究领域。在中国，主流运营商的5G技术主要使用包括n41、n78等频段在内的微波频段，但是随着微波频段系统应用场景的不断拓展，其频谱资源越来越拥挤。毫米波频段因其丰富的频谱资源以及更快的数据传输速率而受到了广泛的关注。但是，毫米波技术也存在一些固有的缺点，例如由于其自身频率较高，导致传输距离较短，更易受到干扰等，不能完全替代目前的微波技术。所以，在未来一段时间内，微波和毫米波技术同时存在并共同应用于新的无线通信系统中将是一个必然趋势。
共口径天线技术是解决微波和毫米波天线共存问题以及天线小型化的可行性方案之一。天线在射频通信系统的前端，对通信系统的性能有很大的影响，共口径天线可以在同一个口径中辐射微波、毫米波两个波段的信号，相比普通的将不同天线分开放置的方案拥有更高的集成度，更大的孔径复用率，同时也能有效地节省天线所占用的面积。但在目前的共口径天线研究中，往往是在同一个辐射口径中实现一对频率比较小的信号，而大频比共口径天线由于两个频段激励信号之间存在较大的互耦，需要有一个降低端口隔离度的方案，这就增加了设计的难度与复杂度。
本发明提出了一种具有高隔离度的微波与毫米波大频比共口径天线方案，采用结构复用的方式，天线高频部分采用基片集成波导背腔缝隙天线阵列辐射毫米波频段的信号，低频部分则将整个高频天线阵列等效为有一定厚度的贴片天线，采用微带缝隙耦合激励，辐射微波频段的信号。同时，为了改善两个频段天线之间的隔离度，在低频的馈电部分设计了微带滤波结构，这和基片集成波导本身的高通特性分别保证了高频以及低频部分的高通道隔离度。最终实现了具有结构简单，辐射性能优异，孔径利用率高，隔离度高等特性的大频比共口径天线。
发明内容
针对现在很少有关于大频比共口径天线设计的研究以及微波、毫米波技术研究及应用的热点，本发明提出了一种工作在3.37GHz～3.62GHz和24.33GHz～27.59GHz两个频段的具有高隔离度的微波与毫米波大频比共口径天线，实现了两个频段的正常辐射以及很高的端口隔离度，同时也因为结构复用方案的使用，使得天线更趋于小型化、集成化。
实现本发明目的的技术解决方案为：
具有高隔离度的微波与毫米波大频比共口径天线包括4×4基片集成波导背腔缝隙阵列C、基片集成波导功分馈电网络N、低频馈电部分L。
所述4×4基片集成波导缝隙阵列C包括4个2×2的背腔缝隙天线子阵单元，每个背腔缝隙天线子阵单元包括从上至下依次设置的金属贴片P1、介质板S1、金属贴片P2，以及贯穿介质板S1的金属柱M1。
每个2×2的背腔缝隙天线子阵单元包括四个大小相同的正方形基片集成波导腔体；每个基片集成波导腔体由若干金属柱M1围成，相邻基片集成波导腔体间留有传导窗口，该传导窗口处位于2×2的背腔缝隙天线子阵单元中心位置，且无金属柱M1设置。
相邻2×2的背腔缝隙天线子阵单元共用金属柱M1；
所述的介质板S1的背腔缝隙天线子阵单元中心对应位置开有第一通孔Q1。
所述金属贴片P1的每个基片集成波导腔体对应位置均蚀刻有第一缝隙V1，该第一缝隙V1偏离基片集成波导腔体的中心，且不与金属柱M1接触。
所述金属贴片P2的第一通孔对应位置处开有第二通孔Q2。
作为优选，每个背腔缝隙天线子阵单元中位于同侧的第一缝隙V1偏离腔体中心的距离相同，位于不同侧的第一缝隙V1偏离腔体中心的距离不同，其偏离的距离影响毫米波天线的阻抗匹配和增益。
作为优选，背腔缝隙天线子阵单元的传导窗口大小影响高频天线的阻抗匹配和增益。
所述基片集成波导功分馈电网络N，贴合位于所述4×4基片集成波导缝隙阵列C的下方，包括从上至下依次设置的介质板S2、金属贴片P3，以及贯穿介质板S2的金属柱M2，金属柱M3，金属柱M4；若干周期性分布的金属柱M2围成功分网络，功分网络内部设有金属柱M3，用于调节馈电网络匹配。
所述功分网络内部的第一通孔对应位置处开有第三通孔Q3。
所述功分网络内部位置开有一个用于引入高频馈电的第四通孔Q4；
所述金属柱M4的一端与金属贴片P1接触，另一端经贯穿第一通孔、第二通孔、第三通孔与金属贴片P3接触；金属柱M4同时贯穿介质板S1和介质板S2，长度等于介质板S1、S2的高度之和，用于传输功分网络中的能量到基片集成波导腔体中。
所述低频馈电部分L，位于基片集成波导功分馈电网络N的下方，且与基片集成波导功分馈电网络N间存在一定的空气间隙；从上至下包括金属贴片P4、介质板S3、低频滤波馈电网络。
所述金属贴片P4蚀刻有一条用于耦合低频滤波馈电网络上能量的第二缝隙V2，且第二缝隙V2与第一缝隙V1呈垂直关系。
作为优选，所述低频滤波馈电网络包括L形微带线和E形微带线，其中L形微带线的枝节部分与E形微带线边缘留有一定的缝隙，L形微带线上串联了一个紧凑型微带低通滤波结构。
所述紧凑型微带低通滤波结构为一体成型结构，包括十字形细微带线和两个尺寸稍大的矩形微带线。
作为优选，E形微带低通滤波结构的每个枝节尺寸影响低频微带天线的阻抗匹配。
作为优选，紧凑型微带低通滤波结构的尺寸影响天线的隔离度。
作为优选，第二缝隙V2的尺寸和位置影响低频微带天线的阻抗和增益。
作为优选，金属贴片P1、金属贴片P2尺寸相同。
下面将本发明所述天线的原理进行详细说明。
高频(毫米波)信号从第四通孔Q4处馈入到由金属柱M2围成的基片集成波导功分网络中，再通过该功分网络分别传输到四根金属柱M4处，由金属柱M4激励上方的基片集成波导缝隙阵列天线腔体，最后由基片集成波导缝隙阵列的腔体模式和缝隙共同向外辐射高频信号，此时贴片中的电流主要集中在辐射缝隙周围。
低频(微波)信号从底部的L形微带线结构中输入，通过耦合进入到E形微带线结构当中，由E形微带线上方的第二缝隙V2将能量耦合到上方辐射结构(即4×4基片集成波导缝隙阵列，以下称为高频天线阵列)，由于只有低频信号传输时，高频天线阵列整体相当于三层堆叠的贴片和介质基板，这时高频天线阵列整体作为低频辐射主体，可将其视为一张厚度等于介质板S1、S2厚度之和的微带贴片。此时天线工作在微波波段，天线以微带贴片天线的模式进行辐射，三个金属贴片上的电流主要集中在三个金属贴片边缘，此时的极化方向与高频天线阵列极化方向垂直。
由于基片集成波导具有良好的高通特性，所以当高频天线阵列工作时，低频天线隔离度能够得到很好的保证。低频部分采用微带结构馈电，为了提高低频天线工作时，天线在毫米波频段的隔离度，在低频馈电端设计了一个E型的枝节加载谐振器，由于其具有良好的带通滤波效果，当其调整到所需的低频通带时，高频的隔离度就能得到很好的改善。此外，为了进一步提高高频天线的隔离度，在低频馈电微带线上还串联了一个紧凑型微带低通滤波结构。
其中基片集成波导腔体的传导窗口大小以及金属贴片P1上的第一缝隙偏移量可以优化高频毫米波天线阵列的阻抗匹配。基板S3上的枝节加载谐振器三个枝节的长度以及枝节之间的距离可以优化低频微波天线的阻抗匹配，同时可以调节端口隔离度性能。紧凑型微带低通滤波结构的各部分尺寸也可以用来优化高频时端口隔离度的性能。这样所设计的共口径天线中不需要其他额外的去耦结构，在实现了双频辐射的同时保证了共口径天线的小型化，集成化和高隔离度。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1.本发明将毫米波天线阵列与微波天线一体化设计，利用同一个辐射结构来辐射毫米波和微波信号，其孔径利用率高，实现了共口径天线的小型化。
2.本发明充分利用基片集成波导结构的高通特性，同时引入两个微带滤波结构，且两个天线的极化方向相互垂直，在微波和毫米波两个工作频段内，均获得了较高的端口隔离度。
3.大频比共口径天线的设计一般比较复杂，与传统结构相比，本发明的拓扑结构比较简单，所以加工成本更低，更容易实现。
附图说明
图1是本发明具有高隔离度的微波与毫米波大频比共口径天线三维视图；
图2是本发明具有高隔离度的微波与毫米波大频比共口径天线侧视图；
图3(a)是本发明基片集成波导背腔缝隙天线阵列俯视图；
图3(b)是本发明基片集成波导背腔缝隙天线阵列仰视图；
图3(c)是本发明基片集成波导背腔缝隙天线阵列侧视图；
图4(a)是本发明基片集成波导功分馈电网络俯视图；
图4(b)是本发明基片集成波导功分馈电网络侧视图；
图5是本发明低频馈电基板俯视图；
图6(a)是本发明低频馈电微带线结构示意图；
图6(b)是本发明紧凑型微带低通滤波结构结构示意图；
图7是本发明工作在微波波段时的S参数|S11|曲线仿真图。
图8是本发明工作在毫米波波段时的S参数|S22|曲线仿真图。
图9是本发明工作在微波波段时的天线增益。
图10是本发明工作在毫米波波段时的天线增益。
图11是本发明在3.5GHz时的辐射方向图。
图12是本发明在26GHz时的辐射方向图。
图13是本发明在微波波段时的S参数|S21|曲线仿真图。
图14是本发明在毫米波波段时的S参数|S21|曲线仿真图。
具体实施方式
下面结合附图对技术方案的实施进行进一步分析：
结合图1、图3、图4、图5、图6(a)、图6(b)，具有高隔离度的微波与毫米波大频比共口径天线由三部分组成：基片集成波导背腔缝隙天线阵列C、基片集成波导功分馈电网络N、低频馈电部分L。
所述4×4基片集成波导缝隙阵列C包括4个2×2的背腔缝隙天线子阵单元，每个背腔缝隙天线子阵单元包括从上至下依次设置的金属贴片P1、介质板S1、金属贴片P2，以及贯穿介质板S1的金属柱M1。
每个2×2的背腔缝隙天线子阵单元包括四个大小相同的正方形基片集成波导腔体；每个基片集成波导腔体由若干金属柱M1围成，相邻基片集成波导腔体间留有传导窗口，该传导窗口处位于2×2的背腔缝隙天线子阵单元中心位置，使得四个正方形基片集成波导腔体相互连通。
传导窗口处无金属柱M1设置。相邻2×2的背腔缝隙天线子阵单元共用金属柱M1；
所述的介质板S1的背腔缝隙天线子阵单元中心对应位置开有第一通孔Q1，用于馈入高频信号。
所述金属贴片P1的每个基片集成波导腔体对应位置均蚀刻有X轴向的第一缝隙V1，该第一缝隙V1偏离基片集成波导腔体的中心，且不与金属柱M1接触。同一2×2的背腔缝隙天线子阵单元内左侧两第一缝隙V1位于同一直线，右侧两第一缝隙V1位于同一直线，但左侧两第一缝隙V1与对应腔体的金属柱M1距离和右侧两第一缝隙V1与对应腔体的金属柱M1距离可以不相等。
所述金属贴片P2的第一通孔对应位置处开有第二通孔Q2。
所述基片集成波导功分馈电网络N，贴合位于所述4×4基片集成波导缝隙阵列C的下方，包括从上至下依次设置的介质板S2、金属贴片P3，以及贯穿介质板S2的金属柱M2，金属柱M3，金属柱M4；若干周期性分布的金属柱M2围成功分网络，功分网络由几个一分二的T形功分网络级联而成，每个T形功分网络的交叉处设有金属柱M3，用于调节阻抗匹配。功分网络内部还开有四个用于金属柱贯穿的第三通孔Q3，另外功分网络的起始处开有一个用于引入高频信号的第四通孔Q4。
金属柱M4位于功分网络的内部，分别贯穿第三通孔Q3和第四通孔Q4，将功分网络中的能量传输到上方的四个基片集成波导背腔缝隙天线子阵单元中。金属柱M4长度等于介质板S1、S2的高度之和。
所述低频馈电部分L，位于基片集成波导功分馈电网络N的下方，且与基片集成波导功分馈电网络N间存在一定的空气间隙；从上至下包括金属贴片P4、介质板S3、低频滤波馈电网络。
所述金属贴片P4蚀刻有一条用于耦合低频滤波馈电网络上能量的Y轴向第二缝隙V2，且第二缝隙V2与第一缝隙V1呈垂直关系。
所述低频滤波馈电网络包括L形微带线和E形微带线，且两者开口方向相反，其中L形微带线的枝节部分与E形微带线边缘留有一定的缝隙，L形微带线的远离E形微带线枝节靠近尾部部分串联一个紧凑型微带低通滤波结构。
所述紧凑型微带低通滤波结构为一体成型结构，包括十字形细微带线和位于十字形细微带线两侧的两个尺寸稍大的矩形微带线。
金属贴片P1、P2、P3大小相同，均略大于基片集成波导腔体阵列。金属贴片P4大小与介质板S4大小一致，且缝隙V2的方向垂直于毫米波天线的缝隙V1,其位置位于枝节加载谐振器E形微带线的上方，关于X轴对称。
一种具有高隔离度的微波与毫米波大频比共口径天线的具体尺寸要求如下：
基片集成波导背腔缝隙天线阵列C中，介质板S1的边长La为7.74λg1～8.77λg1，高度H1为1.5mm(0.193λg1)。金属柱M1直径d为0.052λg1～0.09λg1，相邻两金属柱之间间距Dp为0.094λg1～0.102λg1，单个SIW腔体边长Lc为0.94λg1～1.02λg1。子阵中单个SIW腔体与传导窗口之间距离Lw为0.573λg1～0.603λg1，腔体中心的第一通孔Q1直径din为0.036λg1～0.042λg1。腔体上方的第一缝隙长Ls为0.77λg1～0.91λg1，宽Wslot为0.129λg1～0.201λg1，其中天线子阵单元内左侧两第一缝隙V1偏离中心的距离Offset1为0.11λg1～0.15λg1，右侧两第一缝隙V2偏离中心的距离Offset2为0.16λg1～0.19λg1。金属贴片P1的边长Lh为4.41λg1～4.57λg1，金属贴片P2的边长Lh为4.41λg1～4.57λg1，金属贴片P2上的第二通孔Q2的直径Dhole为0.026λg1～0.065λg1。
基片集成波导馈电网络中，介质板S2的边长La为7.74λg1～8.77λg1，高度H2分别为0.508mm(0.065λg1)。基片集成波导宽度Wf为0.774λg1～0.794λg1，金属柱M3距离基片集成波导的距离lm为0.28λg1～0.34λg1，高频馈电通孔(即第四通孔)距离基板中心的距离L_in为1.52λg1～1.58λg1，通孔直径din为0.036λg1～0.042λg1。金属柱M4直径din为0.036λg1～0.042λg1，距离馈电网络末端距离df为0.46λg1～0.52λg1，用于金属柱M4贯穿的第三通孔直径din为0.036λg1～0.042λg1。
低频馈电基板S3与基板S2之间空气层的高度H_air为0.017λg2～0.035λg2，基板S3的边长为1.03λg2～1.17λg2，高度为1.5mm。金属贴片P4上的第二缝隙长Lst为0.207λg2～0.235λg2，宽Wst为0.013λg2～0.021λg2。第二缝隙离腔体中心的距离Offset_s为0.138λg2～0.156λg2。枝节加载谐振器中，L形微带线长度Lf为0.26λg2～0.3λg2，宽度W_in为0.076λg2～0.08λg2，末端枝节长度和E形微带线长枝节长度Lr1为0.169λg2～0.186λg2。紧凑型微带低通滤波结构串联位置离低频信号输入端的距离Bp为0.06λg2～0.14λg2。E形微带线长度Lr2为0.182λg2～0.202λg2，宽度We为0.013λg2～0.021λg2，E形微带线短枝节长度Lr3为0.045λg2～0.059λg2，宽度Wr3为0.019λg2～0.025λg2。紧凑型微带低通滤波结构的整体宽度W5为0.076λg2～0.096λg2，用于串联的微带线部分宽度W4为0.013λg2～0.021λg2，枝节末端加载的开路端长度W1为0.026λg2～0.036λg2，宽度W3为0.012λg2～0.022λg2，连接传输微带线和开路端的微带线宽度W2为0.003λg2～0.015λg2。
下面结合实施例对本发明的装置细节及工作情况进行细化说明。
结合图2，基片集成波导背腔缝隙天线阵列C、基片集成波导功分馈电网络N、空气层、低频馈电部分R依次由上而下组成了本发明的共口径天线，空气层高度H_air为1.5mm(0.026λg2)。
结合图3，基片集成波导背腔缝隙阵列是背腔缝隙天线子阵单元组成的2*2阵列，每个子阵又是由单个SIW腔体和缝隙组成的2*2阵列，单个SIW腔体由金属贴片P1、介质板S1、金属贴片P3依次由上而下组成。其中介质板选用的相对介电常数为2.2，高度H1为1.5mm(0.193λg1)，边长La为64mm(8.258λg1)。由金属柱M1围成的单个基片集成波导腔体边长Lc为7.6mm(0.98λg1)，金属柱直径d为0.5mm(0.064λg1)，相邻两金属柱之间间距Dp为0.76mm(0.098λg1)。子阵中相邻两个腔体之间连接部分的长度Lw为4.56mm(0.588λg1)，子阵中四个腔体中心传导窗口半径Rw可由计算得出，其中Rw＝Lc-Lw。腔体中心的第一通孔Q1直径din为0.3mm(0.039λg1)。每个腔体上方的金属贴片开有一个第一缝隙，第一缝隙长Ls为6.5mm(0.84λg1)，宽Wslot为1.28mm(0.165λg1)，其中天线子阵单元内左侧两第一缝隙V1偏离中心的距离Offset1为1mm(0.129λg1)，右侧两第一缝隙V2偏离中心的距离Offset2为1.38mm(0.178λg1)。金属贴片P1的边长Lh为34.8mm(4.49λg1)，金属贴片P2的边长Lh为34.8mm(4.49λg1)，P2上的第二通孔Q2直径Dhole为0.345mm(0.044λg1)。其中λg1为该共口径天线高频部分工作频率26GHz处的介质波长。
结合图4，基片集成波导功分馈电网络由金属贴片P2、介质板S2、金属贴片P3依次由上而下组成。其中介质板选用的相对介电常数为2.2，高度H2为0.508mm(0.065λg1)。基片集成波导宽度Wf为6.08mm(0.784λg1)。金属柱M3距离基片集成波导的距离lm为2.4mm(0.31λg1)，直径d＝0.5mm(0.064λg1)。高频信号馈电通孔(即第四通孔Q4)距离基板中心的距离L_in为12mm(1.55λg1)，通孔直径din为0.3mm(0.039λg1)。金属柱M4作为上层天线的馈电探针，距离基板中心的距离可由计算得到，均为
Figure GDA0003903851680000081
探针直径din为0.3mm(0.039λg1)，距离馈电网络末端距离df为3.8mm(0.49λg1)。
结合图5，低频馈电部分由金属贴片P4、介质基板S3、低频微波馈电网络L组成。介质板S3的边长为64mm(1.1λg2)，高度为1.5mm(0.026λg2)。金属贴片P4上蚀刻的第二缝隙长Lst为12.8mm(0.221λg2)，宽Wst为1mm(0.017λg2)。第二缝隙离介质板中心的距离Offset_s为8.5mm(0.147λg2)，其中其中λg2为该共口径天线低频部分工作频率3.5GHz处的介质波长。
结合图6，低频馈电微带线由枝节加载谐振器和紧凑型微带低通滤波结构串联而成。枝节加载谐振器由L形微带线和E形微带线组成，L形微带线长度Lf为16mm(0.28λg2)，宽度W_in为4.5mm(0.078λg2)，末端枝节长度和E形微带线长枝节长度Lr1为10.3mm(0.178λg2)。紧凑型微带低通滤波结构串联位置离低频信号输入端的距离Bp为6mm(0.104λg2)。E形微带线长度Lr2为11.1mm(0.192λg2)，宽度We为1mm(0.017λg2)，E形微带线短枝节长度Lr3为3mm(0.052λg2)，宽度Wr3为1.3mm(0.022λg2)。紧凑型微带低通滤波结构的整体宽度W5为5mm(0.086λg2)，用于串联的微带线部分宽度W4为1mm(0.017λg2)，枝节末端加载的开路端长度W1为1.8mm(0.031λg2)，宽度W3为1mm(0.017λg2)，连接传输微带线和开路端的微带线宽度W2为0.5mm(0.009λg2)。
结合图7，在所给的|S11|曲线中可以看出工作在微波频段的贴片天线反射系数低于-10dB的工作频带为3.37GHz～3.62GHz，相对带宽7.14％，微波天线的反射系数中显示有两个明显零点。工作频带满足所需的3.4GHz～3.6GHz的N78频段。
结合图8，在所给的|S22|曲线中可以看出工作在毫米波频段的基片集成波导背腔缝隙天线反射系数低于-10dB的工作频带为24.33GHz～27.59GHz，相对带宽12.54％，毫米波天线的反射系数中显示有三个明显零点。工作频带满足所需的24.25GHz～27.5GHz的毫米波频段。
结合图9，微波工作频带内天线的最大增益大于8dBi，带内增益曲线比较平稳。
结合图10，毫米波工作频带内天线的最大增益大于18dBi，带内增益曲线比较平稳。
结合图11，天线工作在微波频段时，在E面和H面内都能得到较为对称的辐射方向图。并且E面和H面的交叉极化均小于-20dB，可见天线在微波工作频带内具有良好的辐射特性。
结合图12，天线工作在毫米波频段时，在E面和H面内都能得到较为对称的辐射方向图。并且E面和H面的交叉极化均小于-40dB，可见天线在毫米波工作频带内具有良好的辐射特性。
结合图13，在微波频段时，天线的|S21|都低于-125dB,可见天线在微波频段时两个端口之间具有良好的隔离度。
结合图14，在毫米波频段时，天线的|S21|都低于-60dB,可见天线在毫米波频段时两个端口之间具有良好的隔离度。

Claims (7)

1.一种具有高隔离度的微波与毫米波大频比共口径天线，其特征在于包括4×4基片集成波导背腔缝隙阵列C、基片集成波导功分馈电网络N、低频馈电部分L；
所述4×4基片集成波导背腔缝隙阵列C包括4个2×2的背腔缝隙天线子阵单元，每个背腔缝隙天线子阵单元包括从上至下依次设置的金属贴片P1、介质板S1、金属贴片P2，以及贯穿介质板S1的金属柱M1；
每个2×2的背腔缝隙天线子阵单元包括四个基片集成波导腔体；每个基片集成波导腔体由若干金属柱M1围成，相邻基片集成波导腔体间留有传导窗口，该传导窗口处位于2×2的背腔缝隙天线子阵单元中心位置，且四个基片集成波导腔体经传导窗口连通；
所述的介质板S1的背腔缝隙天线子阵单元中心对应位置开有第一通孔Q1；
所述金属贴片P1的每个基片集成波导腔体对应位置均蚀刻有第一缝隙V1，该第一缝隙V1偏离基片集成波导腔体的中心，且不与金属柱M1接触；
所述金属贴片P2的第一通孔对应位置处开有第二通孔Q2；
所述基片集成波导功分馈电网络N，贴合位于所述4×4基片集成波导缝隙阵列C的下方，包括从上至下依次设置的介质板S2、金属贴片P3，以及贯穿介质板S2的金属柱M2，金属柱M3，金属柱M4；若干周期性分布的金属柱M2围成功分网络，功分网络内部设有金属柱M3；
所述功分网络内部的第一通孔对应位置处开有第三通孔Q3；
所述功分网络内部位置开有一个用于引入高频馈电的第四通孔Q4；
所述金属柱M4的一端与金属贴片P1接触，另一端经贯穿第一通孔、第二通孔、第三通孔与金属贴片P3接触；
所述低频馈电部分L，位于基片集成波导功分馈电网络N的下方，且与基片集成波导功分馈电网络N间存在一定的空气间隙；从上至下包括金属贴片P4、介质板S3、低频滤波馈电网络；
所述金属贴片P4蚀刻有一条用于耦合低频滤波馈电网络上能量的第二缝隙V2，且第二缝隙V2与第一缝隙V1呈垂直关系；
所述低频滤波馈电网络包括L形微带线和E形微带线；L形微带线的枝节部分与E形微带线边缘留有一定的缝隙，L形微带线上串联了一个紧凑型微带低通滤波结构。
2.如权利要求1所述的一种具有高隔离度的微波与毫米波大频比共口径天线，其特征在于相邻2×2的背腔缝隙天线子阵单元共用金属柱M1。
3.如权利要求1所述的一种具有高隔离度的微波与毫米波大频比共口径天线，其特征在于每个背腔缝隙天线子阵单元中位于同侧的第一缝隙V1偏离腔体中心的距离相同，位于不同侧的第一缝隙V1偏离腔体中心的距离不同，其偏离的距离影响毫米波天线的阻抗匹配和增益。
4.如权利要求1所述的一种具有高隔离度的微波与毫米波大频比共口径天线，其特征在于背腔缝隙天线子阵单元的传导窗口大小可调，影响高频天线的阻抗匹配和增益。
5.如权利要求1所述的一种具有高隔离度的微波与毫米波大频比共口径天线，其特征在于第二缝隙V2的尺寸和位置可调，影响低频微带天线的阻抗和增益。
6.如权利要求1所述的一种具有高隔离度的微波与毫米波大频比共口径天线，其特征在于金属贴片P1、金属贴片P2、金属贴片P3尺寸相同。
7.如权利要求1所述的一种具有高隔离度的微波与毫米波大频比共口径天线，其特征在于高频信号从第四通孔Q4处馈入到由金属柱M2围成的功分网络，再通过该功分网络分别传输到四根金属柱M4处，由金属柱M4激励上方的背腔缝隙天线子阵单元，最后由背腔缝隙天线子阵单元的腔体模式和第一缝隙共同向外辐射高频信号；
低频信号从低频滤波馈电网络中输入，经第二缝隙V2将能量耦合到上方4×4基片集成波导缝隙阵列，该4×4基片集成波导缝隙阵列即高频天线阵列；由于只有低频信号传输时，高频天线阵列整体相当于三层堆叠的贴片和介质基板，这时高频天线阵列整体作为低频辐射主体，将其视为一张厚度等于介质板S1、S2厚度之和的微带贴片；此时天线工作在微波波段，天线以微带贴片天线的模式进行辐射，三个金属贴片P1、P2、P3上的电流主要集中在三个金属贴片边缘，此时的极化方向与高频天线阵列极化方向垂直。
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《An SIW-Based Large-Scale Corporate-Feed Array Antenna》;Dong-Fang Guan等;《IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION》;20150731;第63卷(第7期);附图1-5，正文第2节 *

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