CN114094350A - 微波毫米波槽间隙波导多端口馈电多波束天线阵列 - Google Patents

微波毫米波槽间隙波导多端口馈电多波束天线阵列 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种微波毫米波槽间隙波导多端口馈电多波束天线阵列，其馈电层包括：由四个耦合器、四个移相器、两个交叉过桥形成的4×4巴特勒矩阵馈电结构，该馈电接口输入端连接四个输入端口，末端连接四个输出端口。通过每个输入端口输入的信号通过该4×4巴特勒矩阵馈电结构能够输出四路信号，分别从各输出端口输出信号到耦合层，然后再从辐射层辐射出去。其中，巴特勒矩阵馈电结构中各器件通过周期性金属销钉形成，而且两个交叉过桥还包含调谐匹配销钉。通过上述方案能够提高空分复用，减少路径损耗，进而提高5G移动通信中的宽带数据传输速度。

Description

微波毫米波槽间隙波导多端口馈电多波束天线阵列
技术领域
本发明涉及微波毫米波天线技术领域，尤其涉及一种微波毫米波槽间隙波导多端口馈电多波束天线阵列。
背景技术
近些年来，无线通信系统正在历经技术革命，更高更快地宽带数据传输非常吸引人们的视线，但是更高更快即意味着以更短地波长传输，宽带意味着更广阔的频段，并且微波中低频段的使用趋于饱和，这些都使得人们朝着更高的频段进行开发研究，也即是毫米波频段，同时由于5G移动通信的快速发展普及，作为5G的核心频段的28GHz附近也成为了众多研究的热门。天线作为信号的发射、接收终端，是无线通信系统中具有至关重要作用的一种结构，对于它的研究在5G移动通信中具有深远地意义。
因此，通过设计天线进一步提高5G移动通信中的宽带数据传输速度成为亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种微波毫米波槽间隙波导多端口馈电多波束天线阵列，以提高空分复用，减少路径损耗，从而提高5G移动通信中的宽带数据传输速度。
为了达到上述目的，本发明采用以下方案实现：
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种微波毫米波槽间隙波导多端口馈电多波束天线阵列，包括：馈电层、耦合层及辐射层；其中，所述耦合层位于所述馈电层和所述辐射层之间；所述馈电层包括：
第一耦合器，用于将从第一输入端口或第二输入端口输入的信号分成两路；
第一移相器，用于对第一耦合器输出的其中一路信号进行移相；
第一交叉过桥，用于将第一耦合器输出的其中另一路信号传输到与其关于交叉中心对称的路径上；
第三耦合器，用于将源自从第一输入端口或第二输入端口输入的且经由第一移相器移相后的信号分成两路进行输出；
第四耦合器，用于将源自从第一输入端口或第二输入端口输入的且经由第一交叉过桥输出的信号分成两路；
第三移相器，用于对第三耦合器输出的其中一路信号进行移相，并传输至第一输出端口进行输出；
第二交叉过桥，用于对源自从第一输入端口或第二输入端口输入的且经由第四耦合器输出的其中一路信号及经由第三耦合器输出的其中另一路信号调整传输路径后分两路交叉传输至第二输出端口和第三输出端口进行输出；
第四移相器，用于对源自从第一输入端口或第二输入端口输入的且经由第四耦合器输出的其中另一路信号进行移相，并传输至第四输出端口进行输出；
第二耦合器，用于将从第三输入端口或第四输入端口输入的信号分成两路；
第二移相器，用于对第二耦合器输出的其中一路信号进行移相；
所述第一交叉过桥，还用于将第二耦合器输出的其中另一路信号交叉传输到与其关于交叉中心对称的路径上；
所述第四耦合器，还用于将源自从第三输入端口或第四输入端口输入的且经由第二移相器移相后的信号分成两路进行输出；
所述第三耦合器，还用于将源自从第三输入端口或第四输入端口输入且经由第一交叉过桥输出的信号分成两路；
所述第三移相器，还用于将源自从第三输入端口或第四输入端口输入且经由第三耦合器输出的其中一路信号进行移相，并传输至第一输出端口进行输出；
所述第二交叉过桥，还用于将源自从第三输入端口或第四输入端口输入的且经由第三耦合器输出的其中另一路信号及经由第四耦合器输出的其中一路信号调整传输路径后分两路分别传输至第二输出端口和第三输出端口进行输出；
所述第四移相器，还用于对源自从第三输入端口或第四输入端口输入且经由第四耦合器输出的其中另一路信号进行移相，并传输至第四输出端口进行输出；其中，第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器、第一移相器、第二移相器、第三移相器、第四移相器、第一交叉过桥及第二交叉过桥均通过分布于馈电层金属板的周期性金属销钉实现且一起构成4×4巴特勒矩阵馈电结构，而且第一交叉过桥和第二交叉过桥均还包含分布于所述馈电层金属板的调谐匹配销钉，其中，第一交叉过桥和第二交叉过桥的调谐匹配销钉的尺寸均小于其各自的周期性金属销钉的尺寸；所述第一输出端口、所述第二输出端口、所述第三输出端口及所述第四输出端口用于将其各自输出的信号传输至耦合层中相应的耦合单元并使耦合单元输出的电磁波从辐射层中的辐射单元辐射出去。
在一些实施例中，所述第一交叉过桥和所述第二交叉过桥自身关于同一个轴呈轴对称，所述第一耦合器与所述第二耦合器、所述第一移相器与所述第二移相器、所述第三耦合器与所述第四耦合器、所述第三移相器与所述第四移相器均关于所述轴对称。
在一些实施例中，所述第一移相器与所述第二移相器均为-45°移相器，所述第三移相器与所述第四移相器均为0°移相器，所述第一耦合器、所述第二耦合器、所述第三耦合器及所述第四耦合器均为3-dB耦合器。
在一些实施例中，从第一输入端口输入时，各相邻输出端口输出的信号之间的相位差均为-45°，且幅值减为四分之一；从第二输入端口输入时，各相邻输出端口输出的信号之间的相位差为-90°，且幅值减为四分之一；从第三输入端口输入时，各相邻输出端口输出的信号之间的相位差为-135°，且幅值减为四分之一；从第四输入端口输入时，各相邻输出端口输出的信号之间的相位差为-180°，且幅值减为四分之一；所述馈电层的工作频段为26～30GHz。
在一些实施例中，所述第一输入端口与所述第四输入端口、所述第二输入端口与所述第三输入端口、所述第一输出端口与所述第四输出端口、所述第二输出端口与所述第三输出端口均关于所述轴对称；和/或
所述第一输入端口、所述第二输入端口、所述第三输入端口、所述第四输入端口均为同轴输入端口且均通过分布于所述馈电层金属板的周期性金属销钉形成，所述第一输出端口、所述第二输出端口、所述第三输出端口及所述第四输出端口均通过分布于所述馈电层金属板的周期性金属销钉形成。
在一些实施例中，所述第一耦合器、所述第二耦合器、所述第三耦合器及所述第四耦合器均在其各自的进口端和出口端设置有分布于所述馈电层金属板其尺寸小于相应周期性金属销钉的调谐匹配销钉；所述第一交叉过桥和所述第二交叉过桥均在其各自的进口端、出口端及中部设置有分布于所述馈电层金属板的调谐匹配销钉。
在一些实施例中，所述耦合层包括耦合层金属板和设置于所述耦合层金属板上的四个耦合单元，所述辐射层包括辐射层金属板和设置于所述辐射层金属板的四个辐射单元，所述耦合层的每个耦合单元位于所述辐射层的相应辐射单元和所述馈电层的上第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口及第四输出端口中的相应输出端口之间。
在一些实施例中，每个耦合单元包括分布于耦合层金属板上的周期性金属销钉、分布于耦合层金属板上的调谐匹配销钉、及耦合层金属板上开设的耦合层馈电口；每个耦合单元的耦合层馈电口与馈电层上第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口及第四输出端口中的一个输出端口对应设置；和/或，
每个辐射单元包括辐射层金属板上开设有的两排成对的天线辐射口和位于两排天线辐射口之间的沟槽；每个辐射单元与一个耦合单元对应设置。
在一些实施例中，所述馈电层中周期性金属销钉为立方体形状且其远离馈电层金属板的端部与耦合层金属板之间间隙的高度为0.5(1±10％)mm，周期性金属销钉的高度为3.08(1±10％)mm，周期性金属销钉的长度和宽度为0.88(1±10％)mm，周期性金属销钉的分布周期的长度和宽度为1.73(1±10％)mm。
在一些实施例中，所述馈电层金属板、所述耦合层金属板及所述辐射层金属板均为平板；所述馈电层金属板与所述耦合层金属板之间设置于馈电层金属板边缘区域的多个支撑柱固定连接；所述耦合层金属板与所述辐射层金属板之间通过设置于耦合层金属板边缘区域的多个支撑柱固定连接。
本发明实施例的微波毫米波槽间隙波导多端口馈电多波束天线阵列，通过周期性金属销钉形成波阻带，可以有效避免电磁波的泄露，从而可以使电磁波沿着周期性销钉之间形成的空气槽进行传输，并且具有无介质损耗的传输特性。端口馈电结构中交叉过桥结构的新颖设计，并且天线结构灵活地连接在巴特勒矩阵的末端，同时做到低传输损耗的特性。因此，本发明能够提高空分复用，减少路径损耗，从而提高5G移动通信中的宽带数据传输速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明一实施例中的周期性金属销钉单元的结构图及其色散曲线仿真结果示意图；
图2为本发明一实施例中的多端口馈电结构及其各部分的平面结构示意图；
图3为本发明一实施例中的多端口馈电结构的端口1的S参数的仿真结果示意图；
图4为本发明一实施例中的多端口馈电结构的端口2的S参数的仿真结果示意图；
图5为本发明一实施例中的多端口馈电结构的输出端口相位差仿真结果示意图；
图6为本发明一实施例的多端口馈电多波束天线阵列及其各部分的三维结构示意图；
图7为本发明一实施例的多端口馈电多波束天线阵列的天线阵列结构示意图；
图8为本发明一实施例的多端口馈电多波束天线阵列侧视结构图示意图；
图9为本发明一实施例的多端口馈电多波束天线阵列的端口1的S参数的仿真结果示意图；
图10为本发明一实施例的多端口馈电多波束天线阵列的端口2的S参数的仿真结果示意图；
图11为本发明一实施例的多端口馈电多波束天线阵列的28GHz增益方向图仿真结果示意图；
图12为本发明一实施例的多端口馈电多波束天线阵列的增益仿真结果示意图。
附图标记：
1-馈电层金属板，2-耦合层金属板，3-辐射层金属板，10-金属平板之间的支撑柱，11-周期性金属销钉，12-同轴输入端口，111-调谐匹配销钉，21-耦合层周期性金属销钉，22-耦合层馈电口，211-耦合层调谐匹配销钉，31-辐射层天线辐射口，32-辐射层沟槽。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
巴特勒矩阵是由耦合器、交叉过桥和移相器三个组件构成，相对于其他形式的多端口馈电结构来说，比如Blass矩阵和Nolen矩阵等，巴特勒矩阵的结构较为简单，仅仅只有三种组件，并且不需要使用额外的匹配电阻也会使传输损耗降低。并且通过巴特勒矩阵产生的多波束天线相互正交，干扰较小，因此被广泛采用和研究。基于巴特勒矩阵的无源多波束天线还可以采用透镜式和反射面式，但是这两种形式的天线尺寸较大，不适宜较少波束的应用。
而间隙波导是一种新型的传输线技术，它是利用周期性金属销钉形成波阻带，从而电磁波可以在周期性金属销钉之间形成的间隙通道中，以空气作为介质传播，这可以很有效地避免以基片集成波导技术传输所存在的介质损耗。同时，由于间隙波导不需要严格的电连接，大大降低了加工装配的难度，也很好地改进了传统的矩形金属波导的需要严格密闭封装的缺点。槽间隙波导技术传输损耗低，每层可以独立加工制造，加工误差也相对较小，比传统微带线传输效率更高，损耗更小，更适合应用在5G毫米波频段。
基于此，为了提高空分复用，并且减少路径损耗，本发明提出了一种工作于28GHz频段的基于槽间隙波导技术的微波毫米波多端口馈电的多波束天线阵列，采用槽间隙波导技术设计了一种多端口馈电多波束天线阵列，所采用的多端口馈电结构是一种4×4的巴特勒矩阵馈电结构。
参见图2、图6及图7，本发明实施例的微波毫米波槽间隙波导多端口馈电多波束天线阵列包括：馈电层、耦合层及辐射层；其中，所述耦合层位于所述馈电层和所述辐射层之间。参见图2，所述馈电层包括：第一耦合器1101、第二耦合器1102、第三耦合器1301、第四耦合器1104、第一移相器1201、第二移相器1202、第三移相器1301、第四移相器1302、第一交叉过桥1401、第二交叉过桥1402等。
第一耦合器1101，用于将从第一输入端口#1或第二输入端口#2输入的信号分成两路。其中，经过耦合器后信号由一路分成两路且信号幅度可以减为原信号的二分之一。
第一移相器1201，用于对第一耦合器1101输出的其中一路信号进行移相。
第一交叉过桥1401，用于将第一耦合器1101输出的其中另一路信号传输到与其关于交叉中心对称的路径上。其中，经过交叉过桥后信号幅度可不发生任何变化。交叉过桥不像耦合器，一路输入，两路输出，而是一路输入，中心对称的那一路输出；或者两路输入、两路输出，均不受影响。
第三耦合器1103，用于将源自从第一输入端口#1或第二输入端口#2输入的且经由第一移相器1201移相后的信号分成两路进行输出。
第四耦合器1104，用于将源自从第一输入端口#1或第二输入端口#2输入的且经由第一交叉过桥1401输出的信号分成两路。
第三移相器1301，用于对第三耦合器1103输出的其中一路信号进行移相，并传输至第一输出端口#5进行输出。
第二交叉过桥1402，用于对源自从第一输入端口#1或第二输入端口#2输入的且经由第四耦合器1104输出的其中一路信号及经由第三耦合器1103输出的其中另一路信号调整传输路径后分两路交叉传输至第二输出端口#6和第三输出端口#7进行输出。其中，这两路信号可互不干扰，所以信号幅度可与原来保持一致。
第四移相器1302，用于对源自从第一输入端口#1或第二输入端口#2输入的且经由第四耦合器1104输出的其中另一路信号进行移相，并传输至第四输出端口#8进行输出。
通过馈电层中各器件的上述作用，能够将从第一输入端口或第二输入端口输入的信号分成四路，分别从第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口及第四输出端口输出至天线的其他层。
第二耦合器1102，用于将从第三输入端口#3或第四输入端口#4输入的信号分成两路。
第二移相器1202，用于对第二耦合器1102输出的其中一路信号进行移相。
所述第一交叉过桥1401，还用于将第二耦合器1102输出的其中另一路信号交叉传输到与其关于交叉中心对称的路径上。
所述第四耦合器1104，还用于将源自从第三输入端口#3或第四输入端口#4输入的且经由第二移相器1202移相后的信号分成两路进行输出。
所述第三耦合器1103，还用于将源自从第三输入端口#3或第四输入端口#4输入的且经由第一交叉过桥1401输出的信号分成两路。
所述第三移相器1301，还用于将源自从第三输入端口#3或第四输入端口#4输入的且经由第三耦合器1103输出的其中一路信号进行移相，并传输至第一输出端口#5进行输出。
所述第二交叉过桥1402，还用于将源自从第三输入端口#3或第四输入端口#4输入的且经由第三耦合器1103输出的其中另一路信号及经由第四耦合器1104输出的其中一路信号调整传输路径后分两路分别传输至第二输出端口#6和第三输出端口#7进行输出。
所述第四移相器1302，还用于对源自从第三输入端口#3或第四输入端口#4输入的且经由第四耦合器1104输出的其中另一路信号进行移相，并传输至第四输出端口#8进行输出。
通过馈电层中各器件的上述作用，能够将从第三输入端口或第四输入端口输入的信号分成四路，分别从第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口及第四输出端口输出至天线的其他层。如此一来，可以实现四端口馈电结构，进而可以形成多波束天线。
其中，第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器、第一移相器、第二移相器、第三移相器、第四移相器、第一交叉过桥及第二交叉过桥均通过分布于馈电层金属板的周期性金属销钉实现且一起构成4×4巴特勒矩阵馈电结构，而且第一交叉过桥和第二交叉过桥均还包含分布于所述馈电层金属板的调谐匹配销钉，其中，第一交叉过桥和第二交叉过桥的调谐匹配销钉的尺寸均小于其各自的周期性金属销钉的尺寸；所述第一输出端口、所述第二输出端口、所述第三输出端口及所述第四输出端口用于将其各自输出的信号传输至耦合层中相应的耦合单元并使耦合单元输出的电磁波从辐射层中的辐射单元辐射出去。
本实施例中，通过交叉过桥设计实现了基于巴特勒矩阵的结构的四端口馈电结构的天线阵列。巴特勒矩阵的结构使得不需要使用额外的匹配电阻也会使传输损耗降低。通过周期性金属销钉实现各器件，由于间隙波导不需要严格的电连接，所以能够大大降低加工装配的难度，能够改进矩形金属波导需要严格密闭封装的缺点。另外，通过增加比周期性金属销钉尺寸更小的调谐匹配销钉，能够调谐电磁波，使得电磁波的传输损耗更小。
进一步地，再参见图2，所述第一交叉过桥1401和所述第二交叉过桥1402自身关于同一个轴X呈轴对称，所述第一耦合器与所述第二耦合器、所述第一移相器与所述第二移相器、所述第三耦合器与所述第四耦合器、所述第三移相器与所述第四移相器均关于所述轴对称。具体地，所述第一交叉过桥1401中设置有开口，开口两侧为沿轴X方向延伸排布的周期性金属销钉，周期性金属销钉可以排成至少两排以形成矩形，开口中设置有沿轴X反向延伸排布的多个调谐匹配销钉，例如有两个、三个或更多个调谐匹配销钉沿轴X方向排成一排；所述第二交叉过桥1402可以具有类似的具体结构。
进一步地，例如，所述第一移相器与所述第二移相器可以均为-45°移相器，所述第三移相器与所述第四移相器可以均为0°移相器，所述第一耦合器、所述第二耦合器、所述第三耦合器及所述第四耦合器可以均为3-dB耦合器。在其他实施例中，可以采用其他方式实现四端口馈电的作用，例如，第一移相器与第二移相器均为0°移相器，第三移相器与第四移相器均为-45°移相器。
进一步地，例如，以从第一输入端口输入时，第一输出端口输出的信号相对于输入信号的相位差可以为-45°，且幅值可以减为四分之一；从第二输出端口输出的信号相对于输入信号的相位差可以为-90°，且幅值可以减为四分之一；从第三输出端口输出的信号相对于输入信号的相位差可以为-135°，且幅值可以减为四分之一；从第四输出端口输出的信号相对于输入信号的相位差可以为-180°，且幅值可以减为四分之一。
进一步地，通对各器件进行设置，可以使得所述馈电层的工作频段可以为26～30GHz，中心频段可以为28GHz。
进一步地，所述第一输入端口与所述第四输入端口、所述第二输入端口与所述第三输入端口、所述第一输出端口与所述第四输出端口、所述第二输出端口与所述第三输出端口均可以关于所述轴X对称。
进一步地，所述第一输入端口、所述第二输入端口、所述第三输入端口、所述第四输入端口均可以为同轴输入端口，且可以均通过分布于所述馈电层金属板的周期性金属销钉形成。所述第一输出端口、所述第二输出端口、所述第三输出端口及所述第四输出端口可以均通过分布于所述馈电层金属板的周期性金属销钉形成。
进一步地，所述第一耦合器、所述第二耦合器、所述第三耦合器及所述第四耦合器均在其各自的进口端和出口端可以设置有分布于所述馈电层金属板的调谐匹配销钉。其中，各器件的调谐匹配销钉的尺寸可以是小于相应器件的周期性金属销钉的尺寸。所述第一交叉过桥和所述第二交叉过桥均可以在其各自的进口端、出口端及中部设置有分布于所述馈电层金属板的调谐匹配销钉。换言之，在各器件内周期性金属销钉形成的通道端部区域的中部设置一个或多个调谐匹配销钉。通过调谐匹配销钉可以使得电磁波的传输损耗更小。
进一步地，所述耦合层包括耦合层金属板和设置于所述耦合层金属板上的四个耦合单元，所述辐射层包括辐射层金属板和设置于所述辐射层金属板的四个辐射单元，所述耦合层的每个耦合单元位于所述辐射层的相应辐射单元和所述馈电层的上第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口及第四输出端口中的相应输出端口之间。换言之，馈电层的每个输出端口对应一个耦合单元。馈电层的输出端口输出的信号可以进入相应的耦合单元。
进一步地，每个耦合单元可以包括分布于耦合层金属板上的周期性金属销钉、分布于耦合层金属板上的调谐匹配销钉、及耦合层金属板上开设的耦合层馈电口；每个耦合单元的耦合层馈电口可以与馈电层上第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口及第四输出端口中的一个输出端口对应设置。馈电层的输出端口输出的信号可以通过耦合层馈电口进入耦合单元中周期性金属销钉和调谐匹配销钉的空间，进而在该些销钉的作用下可以形成电磁波以便于从辐射层辐射出去。不同辐射单元可以输出不同偏转方向的波束。
进一步地，每个辐射单元包括辐射层金属板上开设有的两排成对的天线辐射口和位于两排天线辐射口之间的沟槽；每个辐射单元与一个耦合单元对应设置。具体地，例如，参见图7，一个辐射单元的四个天线辐射口组成矩形或正方形的结构，其中，在垂直轴X的方向上两排天线辐射口之间有沟槽。每间隔一排天线辐射口(如沿轴X方向的两个)可以设置一条沟槽。通过设置沟槽能够加强从天线辐射口辐射出去的天线性能。
进一步地，周期性金属销钉具有一定尺寸，例如，对于立方体形状的销钉而言，尺寸可包括底面的长、宽和高，以及顶端与上一层金属板的建议。另外，周期性金属销钉按一定周期进行排布，分布周期可以包括周期性金属销钉本身的结构以及其占用的周围空间，使得该占用的周围空间可以挨着排布形成周期排列的销钉。参见图1，例如，所述馈电层中周期性金属销钉为立方体形状且其远离馈电层金属板的端部与耦合层金属板之间间隙的高度可以为0.5(1±10％)mm，周期性金属销钉的高度可以为3.08(1±10％)mm，周期性金属销钉的长度和宽度可以为0.88(1±10％)mm，周期性金属销钉的分布周期的长度和宽度可以为1.73(1±10％)mm。
进一步地，所述馈电层金属板、所述耦合层金属板及所述辐射层金属板均可以为平板；所述馈电层金属板与所述耦合层金属板之间设置于馈电层金属板边缘区域的多个支撑柱固定连接；所述耦合层金属板与所述辐射层金属板之间通过设置于耦合层金属板边缘区域的多个支撑柱固定连接。例如，金属板为矩形的情况下，馈电层金属板、耦合层金属板及辐射层金属板均可为具有相近或相同大小的金属板，支撑柱可以设置在矩形金属板的四个角的区域。以此可以减小对内部结构的影响。
在一实施例中，为了通过利用槽间隙波导技术，设计出4×4的巴特勒矩阵馈电结构，在巴特勒矩阵的四个输入端采用同轴馈电的形式，并在巴特勒矩阵的输出端端接一个三层天线阵列结构，此天线阵列也是基于槽间隙波导技术通过馈电层-耦合层-辐射层三层堆叠的形式，最后在辐射层形成辐射信号。此发明是通过在不同的巴特勒矩阵馈电输入端口进行同轴馈电，天线结构可以形成多波束天线阵列，从而达到空分复用的目的。为解决上述技术问题，该实施例的微波毫米波槽间隙波导多端口馈电多波束天线阵列结构包括：采用同轴馈电的4×4巴特勒矩阵馈电结构，同轴馈电端口均固定于巴特勒矩阵的左侧输入端，从上至下依次是端口#1、#2、#3和#4，此巴特勒矩阵馈电结构具体是由4个3-dB耦合器、2个交叉过桥和4个移相器组成，这些组件均基于槽间隙波导技术设计，具体为底层馈电层金属平板及上面分布的周期性金属销钉，空气间隙，耦合层金属平板；位于巴特勒矩阵输出端的天线结构，此天线结构是由馈电层-耦合层-辐射层三层结构组成，馈电层即是底层馈电层金属平板及上面分布的周期性金属销钉、空气间隙和开了馈电口的耦合层金属平板，耦合层即是耦合层金属平板及上面分布的周期性金属销钉、空气间隙，辐射层即是开了天线辐射口的条纹状辐射层金属平板。所述空气间隙分别指底层馈电层金属平板上分布的周期性金属销钉上表面与耦合层金属平板之间的空气间隙、耦合层金属平板上分布的周期性金属销钉上表面与辐射层金属平板表面之间的空气间隙。
本实施例具有如下有益的技术效果：(1)槽间隙波导技术所采用的周期性金属销钉形成波阻带，可以有效避免电磁波的泄露，从而可以使电磁波沿着周期性销钉之间形成的空气槽进行传输，并且具有无介质损耗的传输特性；(2)基于槽间隙波导技术的结构不同层之间不需要严密的电连接，并且空气间隙的高度可以灵活设计，这也就使得此种结构具有易集成、易加工和易组装的特点；(3)多端口馈电结构中交叉过桥结构的新颖设计，并且天线结构灵活地连接在巴特勒矩阵的末端，同时做到低传输损耗的特性。(4)本实施例提供的多端口馈电结构工作频段在26-30GHz，相对带宽为14.3％，回波损耗和隔离度在26.5-29.5GHz内均在-15dB以下，幅度不平衡度为±1，端口相位差为不平衡度±10°。多端口馈电多波束天线结构的回波损耗和隔离度在26-30GHz频段内均低于-14dB，多波束天线最高增益为20.3dBi，波束偏转角分别为±6°，±19°，多波束天线具有高增益、窄波束、低损耗的特性。
下面结合一个具体实施例对上述方法进行说明，然而，值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本申请，并不构成对本申请的不当限定。
参照图1，本实施例提供的周期性金属销钉单元的结构图及其色散曲线仿真结果示意图，由此可知此周期性金属销钉形成波阻带，即本多波束天线阵列可以工作的频带范围为20.5-37.5GHz，其中周期性金属销钉的尺寸参数分别是间隙高度g为0.5mm，销钉高度h为3.08mm，销钉宽度a为0.88mm，销钉分布周期p为1.73mm。
为了更好地对本发明的多端口馈电结构的各个组件部分有更加清晰明了的认识，在本发明中，对多端口馈电结构的各部分进行分别标注及解释，具体实施方式请参照图2。
参照图2，本实施例提供的多端口馈电结构的平面结构示意图，图中显示了完整的多端口馈电结构平面图并详细地标注区别出了各个部分。首先需要说明的是整个多端口馈电多波束天线阵列是轴对称结构，即沿着端口2和3中间的对称轴呈对称，故在图中仅标注上半部分的结构，呈对称的下半部分的结构完全一致，即省略赘述。多端口馈电结构的最左侧是同轴馈电结构，从小至下依次为端口#1、#2、#3和#4；紧接着输入端口的第一部分是两个3-dB耦合器1101和1102，上下对称分布；接着耦合器1101和1102的第二部分从上至下依次是-45°移相器1201、交叉过桥1401和与1201呈轴对称分布的-45°移相器1202；紧接着第二部分的是第三部分，也即是两个与3-dB耦合器1101和1102结构完全一致的两个3-dB耦合器1103和1104，呈上下沿对称轴对称分布；再接着是第四部分从上至下依次是0°移相器1301、交叉过桥1402和与1301呈对称分布的0°移相器1302；最后接着第四部分的就是多端口馈电结构的四个输出端口，从上至下依次是端口#5、#6、#7和#8。其中，需要说明的是，1101、1102、1103和1104四个3-dB耦合器结构完全一致，-45°移相器1201和1202结构完全一致，交叉过桥器件1401和1402结构完全一致，0°移相器1301和1302结构完全一致。进一步需要说明的是，在多端口馈电结构的末端，也就是紧接着四个输出端口#5、#6、#7和#8的是天线阵列部分的馈电层，参照图2，可以得到的是天线部分的馈电层是和多端口馈电层在同一层，并且相互紧接着。天线阵列部分结构具体实施方式在后面详细介绍。
参照图2，为了对此多端口馈电结构的仿真结果参数有一个清晰明了的认识，在此对多端口馈电结构工作原理进行介绍，由于从馈电端口#1、#2、#3或#4馈入的信号的工作模式和传输方式完全一致，故在此以从端口#1馈入信号为例进行介绍，可以参照图2，带箭头的折线清晰地标注出了信号的具体传输路径。从端口#1馈入的信号会经过3-dB耦合器，产生两路相位差为90°的信号，信号幅度也会因此减半，两路信号再分别-45°移相器和交叉过桥结构，相位差和一路信号的传输通道发生改变，改变后的两路信号再通过两个3-dB耦合器就形成了四路信号，此时四路信号的幅度等于从端口#1馈入信号幅度的四分之一，也即是-6dB，相位差又发生了改变，分别从上至下依次为-45°，-135°，-90°和-180°。通过最后0°移相器和交叉过桥结构调整传输路径，即在输出端口#5、#6、#7和#8产生四路幅度分别为-6dB的信号，并且相邻输出端口，即输出端口#6与输出端口#5、输出端口#7与输出端口#6、输出端口#8与输出端口#7之间的信号差均为-45°，这就是从端口#1馈入信号的幅度和相位差变化情况。从其他三个端口输入的工作方式与端口#1的完全一致，并且无论从端口#1、#2、#3或#4输入信号，从端口#5、#6、#7和#8输出的信号幅度均为-6dB，但是相邻端口之间的相位差却不相同，依次是-45°，135°，-135°和45°。这就是多端口馈电结构的工作原理，即四个输入馈电端口，四个输出端口，当从每一个输入端口馈电时，都会分别在四个输出端口输出四个等幅度的输出信号，幅度分别为馈电信号的四分之一，也即是-6dB，四个输出端口的输出信号还会产生一个相位差，相邻端口之间相位差是固定的，只会根据输入端口的不同而改变，从输入端口#1、#2、#3和#4馈入信号，相位差依次是-45°，135°，-135°和45°。
参照图3，为本发明提供的多端口馈电结构的端口#1的S参数的仿真结果示意图，其中包含回波损耗(S11)，隔离度(S21、S31和S41)，和插入损耗(S51、S61、S71和S81)。该多端口馈电结构的中心频率为28GHz，工作频段为26-30GHz，相对带宽为14.3％，具有较宽的带宽。并且进一步地，在工作频段26.3-29.8GHz内，回波损耗和隔离度均小于-15dB，插入损耗不平衡度为±1dB，这说明了此多端口馈电结构具有较优的回波损耗和较大的隔离度，并且说明从端口#1输入的信号与输出端口之间传输较好。
参照图4，为本发明提供的多端口馈电结构的端口#2的S参数的仿真结果示意图，工作频率、频段和参数意义与图3所示一致，进一步地，在26.2-29.6GHz内，回波损耗和隔离度均小于-15dB，插入损耗不平衡度为±1dB。需要注意的是，此多端口馈电结构是轴对称结构，因此#1、#2端口分别与#4、#3端口的S参数结果基本一致，故不再赘述。
参照图5，为本发明提供的多端口馈电结构的输出端口相位差仿真结果示意图。此多端口馈电结构为4×4巴特勒矩阵结构，当分别从端口#1-#4输入时，理论上输出端口#5-#8相邻端口之间的相位差，即#6与输出端口#5，输出端口#7与输出端口#6，输出端口#8与输出端口#7，分别为45°，135°，-135°，-45°。从图5的仿真结果可以得到，在工作频段26.5-29.5GHz之间，相位差不平衡度为±10°，相位差不平衡度相对较小，可以较好地满足形成多波束天线的相位差条件。
参照图6，本实施例提供的多端口馈电多波束天线阵列及其各部分的三维结构示意图，本实施例三维结构一共分为三层，分别为馈电层、耦合层及辐射层。其中，基于底层馈电层金属平板(馈电层金属板1)形成馈电层，其上遍布多端口馈电结构的周期性金属销钉11和同轴端口12，周期性金属销钉11用于形成如图2所述各器件结构，同轴端口12用于作为馈电从外部输入电磁波，底层馈电层金属平板(馈电层金属板1)上还布有支撑柱10，支撑柱10的作用是连接固定不同层金属平板，可以看到，耦合层金属平板(耦合层金属板2)与底层馈电层金属平板(馈电层金属板1)上分布的周期性金属销钉11的上表面存在空气间隙g，可以参照图1和图8得到，而支撑柱10的高度是周期性金属销钉11的高度h与空气间隙g之和，这就可以连接底层馈电层金属平板(馈电层金属板1)和耦合层金属平板(耦合层金属板2)，起到固定封装作用，并预留出设定的空气间隙g，需要注意的是，支撑柱10仅仅起到支撑固定不同层金属平板的作用，而不对从同轴端口12馈入的信号在传输过程中有任何干扰作用；进一步地，参照图6，尺寸比较小一点的金属销钉111是起到调谐阻抗匹配电磁波的作用，可以使得电磁波的传输损耗更小，从而多端口馈电层的信号到达输出端口时的效果更好；更进一步地，参照图6，在多端口馈电多波束天线阵列的最右端，也就是多端口馈电结构的输出端，就是天线结构。天线结构部分具体实施方式在图7详述。
参照图7，为本发明提供的多端口馈电多波束天线阵列的天线阵列结构示意图。天线阵列结构是分为三层，分别为底层馈电层金属平板(馈电层金属板1)及上面分布的周期性金属销钉11，耦合层金属平板(耦合层金属板2)及其上分布的耦合层周期性金属销钉21、耦合层调谐匹配销钉211和耦合层馈电口22，辐射层金属平板(辐射层金属板3)及其上面的天线辐射口31和沟槽32，其中可以参照图7看出，天线部分也是呈轴对称，对称方式与馈电层一模一样，故仅仅介绍一个端口分布即可。天线结构的具体工作原理是电磁波从多端口馈电结构输出端口#5、#6、#7和#8输入到天线部分，其中需要说明一下，从端口#5、#6、#7和#8输入到天线的信号进行方式相同，故以端口#5举例即可。从端口#5输入的信号通过耦合层馈电端口22进入耦合层2的耦合单元，通过耦合层耦合单元的周期性金属销钉21和调谐匹配销钉211的作用，电磁波进入辐射层3，并分别从辐射层3上的辐射单元的天线辐射口31从辐射出去，分别从#5、#6、#7和#8端口输入的信号，分别经过耦合层的每个耦合单元的耦合作用，再分别从辐射层相对应的辐射单元的天线辐射口31辐射出去信号到自由空间，这些从不同辐射单元的天线辐射口31辐射到自由空间的信号进行相互作用，最终形成不同方向的偏转波束。而从多端口馈电结构输入端口#1、#2、#3和#4分别输入信号，就完成此多端口馈电多波束天线阵列的功能。需要额外介绍的是，耦合层馈电口22是用于信号从底层馈电层1的末端进入耦合层2中的，它的尺寸是5.76mm×2.4mm，一共有四个耦合层馈电口22，即分别对应四个馈电层输出端口#5、#6、#7和#8，尺寸完全相同，每个耦合层馈电口22和周围销钉21、211组成一个耦合单元，每个耦合单元正上方对应一个辐射单元，一共四个耦合单元和四个辐射单元，尺寸、排列方式呈线性排列对应相同；耦合层周期性金属销钉21和馈电层周期性金属销钉11的作用完全相同，尺寸大小略有不同，此处不再赘述，一共有四个耦合层耦合单元，即分别与四个耦合层馈电口22相对应；耦合层调谐匹配销钉211和馈电层调谐匹配销钉111起到的功能作用完全一致，也是为了让信号更好地匹配，从而从辐射层3的天线辐射口31辐射出去；辐射层3上的天线辐射口31是用于信号从此辐射出去的，每一个耦合层耦合单元对应一个辐射层辐射单元，一个辐射层辐射单元包含均匀分布的四个天线辐射口31，四个耦合层耦合单元所对应的四个辐射层辐射单元，而组成四个辐射层辐射单元的天线辐射口31呈线性均匀分布，与耦合层馈电口22分布方式相同，每一个天线辐射口31的尺寸是5.45mm×2.4mm；辐射层沟槽32是间隔着一列两个天线辐射口31均匀分布的，作用是加强从天线辐射口31辐射出去的天线性能。另外需要注意一下，支撑柱10可以参照图6，遍布于每一层的拐角处，它们对信号的传输无任何干扰作用，只是起到固定封装每一层，并保留出不同层金属平板下表面与下一层周期性金属销钉上表面之间的空气间隙g的作用。
参照图8，为本发明提供的多端口馈电多波束天线阵列侧视结构图示意图，其中可以清晰地看到底层馈电层金属平板(馈电层金属板1)及其上面分布的周期性金属销钉11，位于输入端的同轴端口12；不同层之间的空气间隙g也可以清晰地看到，即底层馈电层金属平板(馈电层金属板1)上分布的周期性金属销钉11上表面与耦合层金属平板(耦合层金属板2)下表面之间的空气间隙g，而馈电层金属平板(馈电层金属板1)和耦合层金属平板(耦合层金属板2)之间的连接固定是用支撑柱10进行固定的，同样的道理可以用于耦合层金属平板(耦合层金属板2)和辐射层金属平板(辐射层金属板3)之间，故不再赘述。
以上就是本发明微波毫米波多端口馈电多波束天线阵列的各部分结构示意图及详细的介绍和具体的工作原理，为了有效证明此微波毫米波多波束天线阵列具有有益效果，将在接下来的部分进行详细叙述。
参照图9，为本发明提供的多端口馈电多波束天线阵列的端口#1的S参数的仿真结果示意图，其中包含端口#1的回波损耗(S11)和不同端口之间的隔离度(S21、S31和S41)。该多端口馈电多波束天线阵列结构参照前面的介绍，可知它是呈轴对称的结构，故在此介绍端口#1的S参数，可知端口#4的S参数与其几乎一致，不再赘述。本发明的多端口馈电多波束天线阵列的中心频率为28GHz，工作频段为26-30GHz，相对带宽为14.3％，具有较宽的带宽。并且参照图9，在工作频段内，回波损耗和隔离度几乎均小于-15dB，具有较优的回波损耗和较大隔离度，说明信号从输入端到天线辐射口的传输较好，也说明的本发明的多端口馈电多波束天线阵列的优越性能。
同样地请参照图10，为本发明提供的多端口馈电多波束天线阵列的端口#2的S参数的仿真结果示意图，工作频率、频段和参数意义与图9所示一致，进一步地，参照图10，在工作频段内，端口#2的回波损耗几乎小于-15dB，说明从同轴端口输入的信号的传输较好，很少有信号反射回来，而不同端口之间的隔离度也几乎低于-14dB，说明从#2端口输入的信号与其他端口的隔离度较好，信号的互干扰程度较小。
综合参照图9和图10的S参数仿真结果，可以得出本实施例的微波毫米波多端口馈电多波束天线阵列的信号传输与端口之间的隔离性能较为优越，也说明了本实施例的微波毫米波多端口馈电多波束天线阵列结构的合理性，并且具有一定的实用性和有益效果，这是一个较佳的实施例。
参照图11，为本发明提供的多端口馈电多波束天线阵列的28GHz增益方向图仿真结果示意图。其中，28GHz作为本实施例的中心工作频率，它的增益方向图如图11所示，可以得到，从不同端口输入时的波束方向。需要给出的是，此多端口馈电多波束天线阵列分别从端口#1、#2、#3和#4输入电磁波时，理论上的天线方向图中四个波束偏转方向分别是-6°，+19°，-19°，+6°。通过参照图11的天线图仿真结果图，可以发现仿真结果图中的多波束偏转方向基本与实际理论计算的结果一致，说明此发明实施例提出的微波毫米波多端口馈电多波束天线阵列的结构具有实际有益效果，即说明了本实施例具有良好的多波束天线特性。
图11给出了本实施例在中心工作频率28GHz的波束增益方向图，具体的在整个工作频段26-30GH在内的天线实际增益已经在图12中给出，参照图12。
参照图12，为本发明提供的微波毫米波多端口馈电多波束天线阵列的增益仿真结果示意图。从多波束天线阵列增益仿真结果示意图中可以得到，对于从端口#1输入的信号经过辐射以后的实际增益的最大值为20.3dBi，在工作频段27-29.5GHz范围内，从端口#1输入的信号的实际天线增益均大于20dBi，天线实际增益较高，波束天线辐射情况较好。对于从端口#2输入的信号经过辐射以后的实际增益的最大值为18.85dBi，在工作频段27-29.5GHz范围内，从端口#1输入的信号的实际天线增益均大于18dBi，端口#1和端口#2的天线增益情况有差别主要因为波束偏转角度不同，从而旁瓣的增益也会因此升高。由于本实施例的微波毫米波多端口馈电多波束天线阵列的结构是呈轴对称，故从端口#3、#4输入的信号的天线增益情况与从端口#2、#1输入信号的情况几乎一致，因此不再赘述。
从图11和图12的结果中可以看出，本实施例的微波毫米波多端口馈电多波束天线阵列具有高增益、窄波束的特性，并且不同输入端口馈电时，信号的交叉干扰较小，传输的损耗也较小，说明了本实施例的良好特性，这是个较佳的实施例。
本实施例是基于槽间隙波导技术中设计的利用周期性金属销钉之间的间隙作为传输线用于传输引导电磁波，而槽间隙波导传输线本质上和矩形波导的工作模式相似，都是传输TE10模式电磁波，但与矩形波导不同的是，槽间隙波导技术利用周期性金属销钉产生波阻带，波阻带就可以阻止电磁波信号传输，从而克服了矩形金属波导需要严格密闭封装的缺点，非常便于加工、制作及封装。相对于传统的微带线、矩形波导等结构，具有损耗低、加工成本低等优点。相对同样可以适合工作于较高频率的集成基片波导技术，利用空气作为传输介质，又避免了介质损耗的影响，非常有利于探索和开发微波毫米波频段，进行丰富的拓展应用。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本发明的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微波毫米波槽间隙波导多端口馈电多波束天线阵列，其特征在于，包括：馈电层、耦合层及辐射层；其中，所述耦合层位于所述馈电层和所述辐射层之间；所述馈电层包括：
第一耦合器，用于将从第一输入端口或第二输入端口输入的信号分成两路；
第一移相器，用于对第一耦合器输出的其中一路信号进行移相；
第一交叉过桥，用于将第一耦合器输出的其中另一路信号传输到与其关于交叉中心对称的路径上；
第三耦合器，用于将源自从第一输入端口或第二输入端口输入的且经由第一移相器移相后的信号分成两路进行输出；
第四耦合器，用于将源自从第一输入端口或第二输入端口输入的且经由第一交叉过桥输出的信号分成两路；
第三移相器，用于对第三耦合器输出的其中一路信号进行移相，并传输至第一输出端口进行输出；
第二交叉过桥，用于对源自从第一输入端口或第二输入端口输入的且经由第四耦合器输出的其中一路信号及经由第三耦合器输出的其中另一路信号调整传输路径后分两路交叉传输至第二输出端口和第三输出端口进行输出；
第四移相器，用于对源自从第一输入端口或第二输入端口输入的且经由第四耦合器输出的其中另一路信号进行移相，并传输至第四输出端口进行输出；
第二耦合器，用于将从第三输入端口或第四输入端口输入的信号分成两路；
第二移相器，用于对第二耦合器输出的其中一路信号进行移相；
所述第一交叉过桥，还用于将第二耦合器输出的其中另一路信号交叉传输到其与关于交叉中心对称的路径上；
所述第四耦合器，还用于将源自从第三输入端口或第四输入端口输入的且经由第二移相器移相后的信号分成两路进行输出；
所述第三耦合器，还用于将源自从第三输入端口或第四输入端口输入且经由第一交叉过桥输出的信号分成两路；
所述第三移相器，还用于将源自从第三输入端口或第四输入端口输入且经由第三耦合器输出的其中一路信号进行移相，并传输至第一输出端口进行输出；
所述第二交叉过桥，还用于将源自从第三输入端口或第四输入端口输入的且经由第三耦合器输出的其中另一路信号及经由第四耦合器输出的其中一路信号调整传输路径后分两路分别传输至第二输出端口和第三输出端口进行输出；
所述第四移相器，还用于对源自从第三输入端口或第四输入端口输入且经由第四耦合器输出的其中另一路信号进行移相，并传输至第四输出端口进行输出；
其中，第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器、第一移相器、第二移相器、第三移相器、第四移相器、第一交叉过桥及第二交叉过桥均通过分布于馈电层金属板的周期性金属销钉实现且一起构成4×4巴特勒矩阵馈电结构，而且第一交叉过桥和第二交叉过桥均还包含分布于所述馈电层金属板的调谐匹配销钉，其中，第一交叉过桥和第二交叉过桥的调谐匹配销钉的尺寸均小于其各自的周期性金属销钉的尺寸；所述第一输出端口、所述第二输出端口、所述第三输出端口及所述第四输出端口用于将其各自输出的信号传输至耦合层中相应的耦合单元并使耦合单元输出的电磁波从辐射层中的辐射单元辐射出去。
2.如权利要求1所述的微波毫米波槽间隙波导多端口馈电多波束天线阵列，其特征在于，所述第一交叉过桥和所述第二交叉过桥自身关于同一个轴呈轴对称，所述第一耦合器与所述第二耦合器、所述第一移相器与所述第二移相器、所述第三耦合器与所述第四耦合器、所述第三移相器与所述第四移相器均关于所述轴对称。
3.如权利要求2所述的微波毫米波槽间隙波导多端口馈电多波束天线阵列，其特征在于，
所述第一移相器与所述第二移相器均为-45°移相器，所述第三移相器与所述第四移相器均为0°移相器，所述第一耦合器、所述第二耦合器、所述第三耦合器及所述第四耦合器均为3-dB耦合器。
4.如权利要求3所述的微波毫米波槽间隙波导多端口馈电多波束天线阵列，其特征在于，从第一输入端口输入时，各相邻输出端口输出的信号之间的相位差均为-45°，且幅值减为四分之一；从第二输入端口输入时，各相邻输出端口输出的信号之间的相位差均为-90°，且幅值减为四分之一；从第三输入端口输入时，各相邻输出端口输出的信号之间的相位差均为-135°，且幅值减为四分之一；从第四输入端口输入时，各相邻输出端口输出的信号之间的相位差均为-180°，且幅值减为四分之一；所述馈电层的工作频段为26～30GHz。
5.如权利要求2所述的微波毫米波槽间隙波导多端口馈电多波束天线阵列，其特征在于，
所述第一输入端口与所述第四输入端口、所述第二输入端口与所述第三输入端口、所述第一输出端口与所述第四输出端口、所述第二输出端口与所述第三输出端口均关于所述轴对称；和/或
所述第一输入端口、所述第二输入端口、所述第三输入端口、所述第四输入端口均为同轴输入端口且均通过分布于所述馈电层金属板的周期性金属销钉形成，所述第一输出端口、所述第二输出端口、所述第三输出端口及所述第四输出端口均通过分布于所述馈电层金属板的周期性金属销钉形成。
6.如权利要求1至5任一项所述的微波毫米波槽间隙波导多端口馈电多波束天线阵列，其特征在于，所述第一耦合器、所述第二耦合器、所述第三耦合器及所述第四耦合器均在其各自的进口端和出口端设置有分布于所述馈电层金属板其尺寸小于相应周期性金属销钉的调谐匹配销钉；所述第一交叉过桥和所述第二交叉过桥均在其各自的进口端、出口端及中部设置有分布于所述馈电层金属板的调谐匹配销钉。
7.如权利要求1所述的微波毫米波槽间隙波导多端口馈电多波束天线阵列，其特征在于，所述耦合层包括耦合层金属板和设置于所述耦合层金属板上的四个耦合单元，所述辐射层包括辐射层金属板和设置于所述辐射层金属板的四个辐射单元，所述耦合层的每个耦合单元位于所述辐射层的相应辐射单元和所述馈电层的上第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口及第四输出端口中的相应输出端口之间。
8.如权利要求7所述的微波毫米波槽间隙波导多端口馈电多波束天线阵列，其特征在于，每个耦合单元包括分布于耦合层金属板上的周期性金属销钉、分布于耦合层金属板上的调谐匹配销钉、及耦合层金属板上开设的耦合层馈电口；每个耦合单元的耦合层馈电口与馈电层上第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口及第四输出端口中的一个输出端口对应设置；和/或，
每个辐射单元包括辐射层金属板上开设有的两排成对的天线辐射口和位于两排天线辐射口之间的沟槽；每个辐射单元与一个耦合单元对应设置。
9.如权利要求8所述的微波毫米波槽间隙波导多端口馈电多波束天线阵列，其特征在于，所述馈电层中周期性金属销钉为立方体形状且其远离馈电层金属板的端部与耦合层金属板之间间隙的高度为0.5(1±10％)mm，周期性金属销钉的高度为3.08(1±10％)mm，周期性金属销钉的长度和宽度为0.88(1±10％)mm，周期性金属销钉的分布周期的长度和宽度为1.73(1±10％)mm。
10.如权利要求8所述的微波毫米波槽间隙波导多端口馈电多波束天线阵列，其特征在于，所述馈电层金属板、所述耦合层金属板及所述辐射层金属板均为平板；所述馈电层金属板与所述耦合层金属板之间设置于馈电层金属板边缘区域的多个支撑柱固定连接；所述耦合层金属板与所述辐射层金属板之间通过设置于耦合层金属板边缘区域的多个支撑柱固定连接。
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