CN117810694B - 一种双频宽带同极化共口径低剖面天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双频宽带同极化共口径低剖面天线，共包含三层介质基板，介质基板subⅠ、介质基板subⅡ、介质基板subⅢ，三层介质基板按照顺序从上到下依次排布，三层介质基板通过热固型粘接片热压在一起，天线表层金属位于介质基板subⅠ的上表面，Ku辐射缝隙和Ka辐射缝隙刻蚀在此层，天线馈电耦合金属层位于介质基板subⅡ的上表面，Ku馈电带线位于介质基板subⅡ的下表面，地板位于介质基板subⅢ的下表面，分为馈电结构和辐射结构。本发明旨在以较小的剖面高度实现较宽的共口径天线阻抗带宽，且高低频天线之间的隔离良好以保证高低频天线能同时良好工作。

Description

一种双频宽带同极化共口径低剖面天线

技术领域

本发明属于微波天线技术领域，尤其涉及一种双频宽带同极化共口径低剖面天线。

背景技术

随着无线通讯和雷达成像等现代无线系统的迅速发展和广泛应用，人们对系统前端的天线提出了更多的需求。共口径天线的概念最早于20世纪80年代被提出，用以解决人们对天线系统功能要求的不断提升以及天线所能占用的空间尺寸日益紧张的矛盾。共口径天线是指在同一个口径面上，通过对天线单元结构的合理选择、馈电网络的精巧设计以及整体结构的优化布局，显著提高空间利用效率，以此来获取多副天线的功能，并且使得不同功能和频段的天线间产生的相互干扰、影响达到合理可控的程度，最终实现在一个物理口径下多样化效果的天线设计。共口径天线分为多极化共口径天线和多频带共口径天线，多频共口径天线又可细分为多频同极化共口径天线和多频异极化共口径天线，其中多频同极化共口径天线由于辐射的电磁波极化相同，不同频带天线之间的相互干扰更强，设计难度更大。共口径天线由于将多套天线集成在有限的同一口径内，共口径天线往往存在带宽较窄、高低频之间干扰大、天线剖面高、口径效率不够高等问题。

现有技术一的技术方案：PCB加工工艺精度高，成本低常用于天线的设计和加工，在共口径天线设计中也常采用。如图1所示为单层介质板双频同极化共口径天线（参见参考文献[1]），高低频均采用折叠偶极子天线作为辐射结构，一对高频偶极子嵌套在低频折叠偶极子中间，每个偶极子单元均由基板另一侧的微带线耦合馈电，且每条馈线上均包含一个调整阻抗匹配的串联短截线。为了减小后瓣，在天线基板下方 1 /4 波长( 2 GHz)处设置金属地。该双频共口径天线分别工作在1GHz 和2GHz处。现有技术一的缺点：高低频天线工作在相同模式，隔离度不高仅15dB。两个频带-10dB阻抗带宽仅5%。

现有技术二的技术方案：同口径天线之间的相互干扰也是共口径天线设计的一大难题，因此也受到广泛关注。2017年Mao C等人提出了一种带滤波特性的C/X双频双极化共口径微带天线（参见参考文献[2]），结构如图2所示，天线采用堆叠的形式，上层是C频段的环形辐射器，下层是X频段辐射贴片，天线通过正交的缝隙耦合进行馈电，在馈电微带上加入滤波结构实现滤波，增加高低频天线之间的隔离。现有技术二的缺点：在馈电微带上加入滤波结构实现滤波，虽然增加了高低频天线之间的隔离，但会增加天线损耗，降低天线增益。

现有技术三的技术方案：2019年程钰间团队提出了一种Ku/Ka双频双极化（两频段是极化正交的单极化天线）的共口径天线方案（参见参考文献[3]），基片集成波导（Substrate integrated waveguide, SIW ）用作Ku波段线性天线阵的辐射结构，其封闭结构也形成了Ka波段波导天线的侧壁，如图3所示。由于波导的自滤波特性、以及合理布局和极化正交，两个频带之间的高隔离度在Ku波段和Ka波段分别可以达到28dB和70dB以上。

现有技术三的缺点：由于Ku和Ka都是端射天线，天线剖面较高，且Ku、Ka是正交极化的情况下低频隔离都仅有28dB，当用于同极化时候，高低频隔离将会更差。不同频天线高度不一，存在高度低的天线辐射被高度高的天线遮挡的问题。

申请号202211100970.X，发明名称一种具有高隔离度低相关性的同频同极化共口径天线，属于微波毫米波天线技术领域。公开同频同极化共口径天线由反射地板和印刷在第一介质基板与第二介质基板上的辐射贴片、奇模馈电网络、差模馈电网络构成。同频同极化共口径天线的两个端口的重叠工作频带为3.46-4.18GHz或者5.46-6.18GHz；带内反射系数小于-10dB，两端口在带内的峰值增益分别大于6.3dB和6.87dB，两端口在带内端口隔离度分别大于21.27dB和18.56dB，相关性系数小于0.002。该发明利用辐射贴片上两组模式之间的正交性，使两套馈电网络在保证端口之间的高隔离度和低相关性的同时，实现同极化的上半空间辐射方向图。该发明适用于移动通信系统的室外宏基站中，特别是小型化、紧凑型室外大规模MIMO阵列中。但是该天线的端口隔离度较低。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种双频宽带同极化共口径低剖面天线。现有的共口径天线方案，存在阻抗带宽窄、天线剖面高、高低频天线之间隔离不够高等缺陷。针对这些存在的问题，本发明旨在以较小的剖面高度实现较宽的共口径天线阻抗带宽，且高低频天线之间的隔离良好以保证高低频天线能同时良好工作。

本发明采用如下技术方案：

一种双频宽带同极化共口径低剖面天线，共包含三层介质基板，介质基板subⅠ、介质基板subⅡ、介质基板subⅢ，三层介质基板按照顺序从上到下依次排布，三层介质基板通过热固型粘接片热压在一起。天线表层金属位于介质基板subⅠ的上表面，Ku辐射缝隙和Ka辐射缝隙刻蚀在此层。天线馈电耦合金属层位于介质基板subⅡ的上表面， Ku馈电带线位于介质基板subⅡ的下表面，地板位于介质基板subⅢ的下表面。天线分为馈电结构和辐射结构。

其中，辐射结构包含介质基板subⅠ、天线表层金属、天线馈电耦合金属层，天线表层金属、天线馈电耦合金属层上刻蚀的缝隙和连结天线表层金属、天线馈电耦合金属层之间的金属孔。

具体是，Ku缝隙屏蔽孔Ⅰ、Ku缝隙屏蔽孔Ⅱ、以及部分Ka缝隙屏蔽孔三者从天线表层金属连接到天线馈电耦合金属层，进而和天线表层金属以及天线馈电耦合金属层一起形成了Ku频段天线的辐射SIW 腔；

部分的Ka缝隙屏蔽孔连接天线表层金属和天线馈电耦合金属层，进而形成Ka频段天线的辐射SIW 腔。

Ku辐射耦合缝隙具有三个台阶，分别是台阶Ⅰ、台阶Ⅱ、台阶Ⅲ，通过调整Ku频段天线的辐射SIW 腔以及3个辐射台阶长宽能调整Ku天线的工作频率和匹配性能。

Ka辐射耦合缝隙为哑铃状缝隙，通过调整Ka频段天线的辐射SIW 腔以及哑铃状缝隙（2个台阶缝隙）的尺寸调整Ka天线的工作频率的匹配性能。

Ku馈电脊波导通过位于地板上的Ku馈电耦合缝隙把能量耦合到Ku馈电带线上，Ku馈电带线位于介质基板subⅡ的下表面。Ku馈电屏蔽孔Ⅱ、Ku馈电屏蔽孔Ⅰ、Ku缝隙屏蔽孔Ⅱ、Ka馈电屏蔽孔连接了地板和天线馈电耦合金属层，它们组合形成了3种功能SIW 腔。

具体是，第一种是围绕Ku馈电耦合缝隙的SIW腔，用于Ku的馈电耦合。Ku馈电耦合缝隙、Ku馈电带线、Ku馈电脊波导、Ku的馈电谐振构成了一个1分2功分器，Ku馈电脊波导馈入的Ku信号被分为两部分，分别给两个Ku天线馈电，通过调整Ku馈电耦合缝隙两端Ku馈电带线的宽度调整功分比例，Ku馈电带线位于Ku馈电耦合缝隙两端的部分电流是反相位的，此外两个Ku天线的馈电方向也是相反的，因此最终两个Ku天线为同相辐射叠加。

第二种是围绕Ku辐射耦合缝隙的SIW 腔，在此腔内Ku信号经Ku馈电带线和Ku辐射耦合缝隙将信号耦合到Ku辐射结构，Ku馈电带线的末端是扇形结构，此SIW 腔和Ku辐射耦合缝隙能调整Ku天线的工作频率和匹配。

第三种腔是Ka频段的SIW 传输线，它和Ka馈电耦合缝隙以及Ka馈电脊波导组成Ka频段的1分2功分器，经Ka馈电脊波导馈入的信号一分为2进入SIW 传输线，然后通过位于天线馈电耦合金属层上的Ka辐射耦合缝隙耦合进入Ka天线的辐射结构。通过调整Ka馈电耦合缝隙两端的SIW 传输线宽度调整功分比例。

进一步的，辐射结构为上下左右对称，即辐射结构以天线自身中心为原点沿着x和y轴方向分别对称。

进一步的，辐射结构中，在和馈电结构金属孔以及功能区不干涉的情况下Ku缝隙屏蔽孔Ⅰ、Ku缝隙屏蔽孔Ⅱ、Ka缝隙屏蔽孔的孔延伸到地板。

进一步的，当天线组成更大的阵列的时候，寄生缝隙Ⅰ和寄生缝隙Ⅱ两个寄生缝隙均会和相邻天线的寄生缝隙组成完整的缝隙，完整缝隙和Ku辐射缝隙相同，即尺寸与Ku辐射缝隙一致。

进一步的，Ku辐射耦合缝隙和Ka辐射耦合缝隙位于天线馈电耦合金属层，通过它们把能量从馈电结构耦合到辐射结构里进行辐射。

进一步的，天线三层介质板厚度分别为1.52mm、0.508mm、0.508mm，加上热固型粘接片总厚度不超过2.8mm，仅为Ku最低工作频率波长的0.13倍。

本发明的有益效果：

1.现有的一些共口径天线方案存在带宽、剖面高度、隔离、损耗等一方面或多方面的不足，鉴于此，本发明背腔缝隙天线作为辐射结构，使得Ku天线、Ka天线高度上匹配且具有较低的剖面高度，剖面高度仅最低工作频率对于波长的0.13倍。辐射结构采用了SIW 腔，馈电上采用了SIW 传输线，SIW 腔和传输线自带低频截至特性因此在低频段天线具有很好的隔离特性，低频隔离大于67.5dB，高频大于40dB，中心频点隔离大于50dB，无需额外的滤波结构增加尺寸和系统损耗。天线均采用缝隙耦合结合台阶缝隙作为辐射结构具有较宽带宽，Ku频带-10dB阻抗带宽约23%，Ka频带约8.2%。

2.与202211100970 .X相比，一种具有高隔离度低相关性的同频同极化共口径天线端口隔离低高频分别为：＞21.27dB和＞18.56dB；本发明分别为＞67.5dB和＞40dB，本发明远大于202211100970 .X的隔离度。一种具有高隔离度低相关性的同频同极化共口径天线为同频同极化共口径天线，通过不同的馈电网络激励起不同的辐射模式进行辐射，其中一个模式增益最大值位于法向，另外一个模式最大增益偏离法线方向。本发明为异频同极化共口径天线，两个频率天线最大辐射方向相同。一种具有高隔离度低相关性的同频同极化共口径天线为不同馈电网络馈电的偶极子天线，为竖直的PCB结构，而本发明PCB板为水平状态，具有低剖面特性，且PCB内部Ku、Ka馈电结构分别为带装线和SIW 结构。一种具有高隔离度低相关性的同频同极化共口径天线主要用于MIMO系统，在不增加频谱资源的情况下提升系统通信容量。本发明主要用于点对点通信或雷达系统，在不提升系统口径尺寸的情况下，增加系统功能和提升抗干扰能力。

3.天线辐射部分采用SIW 背腔缝隙结构作为天线辐射结构，Ku天线、Ka天线之间均有屏蔽金属孔设计上相对独立，Ku、Ka天线可单独设计，天线间隔离度大，相互影响较小；台阶缝隙作为辐射结构，通过调整缝隙的宽度保持工作频率不变的情况下可以调整天线大小，便于双频天线的集成；共口径天线内部馈电部分分别采用带状线缝隙和SIW 缝隙馈电，都包含SIW 腔，不同频率信号彼此独立，相互之间影响小，能进一步增加不同频天线之间的隔离，设计上具有一定独立性，降低设计难度。同时天线内部有一级功分器，且功分器可以通过调整传输线宽度，设计成不等功分器，这一方面降低了由共口径单元组成大阵的时候，外部功分器设计难度，也减小了外部功分器尺寸。另一方面也能更好的和外部功分器结合，实现阵列的低副瓣。Ku、Ka天线辐射和馈电结构有机集成，天线高度一致不存在高度差，不存在不同频天线之间遮挡的问题。天线本身隔离度大，无额外的滤波结构导致的天线损耗增加；台阶缝隙天线，不同频率电流分布不一样，工作模式不一样，得益于此天线在较低的厚度下获得了较宽阻抗带宽。

附图说明

图1为单层介质板双频同极化共口径天线。

图2为一种带滤波特性的C/X双频双极化共口径微带天线。

图3为一种Ku/Ka双频双极化（两频段是极化正交的单极化天线）的共口径天线。

图4为天线结构三维立体图。

图5为辐射结构俯视图。

图6为馈电结构俯视图。

图7为Ku天线不同频率电流分布。

图8为Ku天线仿真S11。

图9为Ka天线仿真S11。

图10为Ku频带内的S21特性。

图11为Ka频带内的S21特性。

1-天线表层金属；11-Ku辐射缝隙、12-Ka辐射缝隙、13-寄生缝隙Ⅰ、14-寄生缝隙Ⅱ；101-Ku缝隙屏蔽孔Ⅰ、102-Ku缝隙屏蔽孔Ⅱ、103-Ka缝隙屏蔽孔、104-Ku馈电屏蔽孔Ⅰ、105-Ku馈电屏蔽孔Ⅱ、106-Ka馈电屏蔽孔；111-台阶Ⅰ、112-台阶Ⅱ、113-台阶Ⅲ；2-天线馈电耦合金属层；21-Ku辐射耦合缝隙、22-Ka辐射耦合缝隙；3-Ku馈电带线；31-扇形结构；4-Ku馈电脊波导、5-介质基板subⅠ、6-介质基板subⅡ、7-介质基板subⅢ；8-地板；81-Ka馈电耦合缝隙、82-Ku馈电耦合缝隙；9-Ka馈电脊波导。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：为了方便叙述，本发明以Ku/Ka共口径天线为例进行阐述，但本方案也可用在其它频段。

天线三维立体结构如图4所示，双频宽带同极化共口径低剖面天线包含2个Ku辐射单元和8个Ka辐射单元，天线采用PCB工艺设计和加工，共包含三层介质基板。如图4中所示，介质基板subⅠ5、介质基板subⅡ6、介质基板subⅢ7从上到下依次排布，三层介质基板通过热固型粘接片（PP片）热压在一起（图中PP片未画出）。天线表层金属1位于介质基板subⅠ5的上表面，Ku辐射缝隙11和Ka辐射缝隙12刻蚀在此层。天线馈电耦合金属层2位于介质基板subⅡ6的上表面， Ku馈电带线3位于介质基板subⅡ6的下表面，地板8位于介质基板subⅢ7的下表面。本实例PCB板材为泰康利公司介电常数3的TSM-DS3板材，也可采用其它类似板材。

更清楚的辐射结构如图5所示。辐射结构包含介质基板subⅠ5、天线表层金属1、天线馈电耦合金属层2，以及天线表层金属1、天线馈电耦合金属层2上刻蚀的缝隙和连结天线表层金属1、天线馈电耦合金属层2之间的金属孔。

辐射结构上下左右对称，即辐射结构以天线自身中心为原点沿着x和y轴方向分别对称。

Ku缝隙屏蔽孔Ⅰ101、Ku缝隙屏蔽孔Ⅱ102、以及部分Ka缝隙屏蔽孔103它们三者从天线表层金属1连接到天线馈电耦合金属层2，进而和天线表层金属1以及天线馈电耦合金属层2一起形成了Ku频段天线的辐射SIW 腔；类似的，部分的Ka缝隙屏蔽孔103（部分Ka缝隙屏蔽孔103是二者共用的部分）连接天线表层金属1和天线馈电耦合金属层2，进而形成Ka频段天线的辐射SIW腔，在和馈电结构金属孔以及功能区不干涉的情况下Ku缝隙屏蔽孔Ⅰ101、Ku缝隙屏蔽孔Ⅱ102、Ka缝隙屏蔽孔103的孔也可延伸到地板8。本案例部分孔延伸到了地板8。

Ku辐射耦合缝隙21具有三个台阶，分别是台阶Ⅰ111、台阶Ⅱ112、台阶Ⅲ113，通过调整Ku频段天线的辐射SIW 腔以及3个辐射台阶长宽可调整Ku天线的工作频率和匹配性能。Ka辐射耦合缝隙22为哑铃状缝隙，与Ku天线类似，也可通过调整Ka频段天线的辐射SIW腔以及哑铃状缝隙（2个台阶缝隙）的尺寸调整Ka天线的工作频率的匹配性能。当天线组成更大的阵列的时候，（寄生缝隙Ⅰ13和寄生缝隙Ⅱ14）两个寄生缝隙均会和相邻天线的寄生缝隙组成完整的缝隙，完整缝隙和Ku辐射缝隙11相同，即尺寸与Ku辐射缝隙11一致。寄生缝隙的作用是保证由此共口径单元组成的阵列中Ka辐射缝隙12环境基本一致，以防止Ka天线方向图出现畸变。

Ku辐射耦合缝隙21和Ka辐射耦合缝隙22位于天线馈电耦合金属层2（它是辐射结构和馈电结构的分界面，既属于辐射结构，也属于馈电结构），通过它们把能量从馈电结构耦合到辐射结构里进行辐射。

本发明的Ku/Ka共口径天线的Ku馈电单元、Ka馈电单元均采用脊波导进行馈电，因为在Ku频段和Ka频段脊波导传输线相对于Ku馈电带线3和SIW 传输线具有更低的传输损耗，同时尺寸相对于普通波导来说也更小。如图6所示在天线内部，Ku馈电脊波导4通过位于地板8上的Ku馈电耦合缝隙82把能量耦合到Ku馈电带线3上，Ku馈电带线3位于介质基板subⅡ6的下表面。Ku馈电屏蔽孔Ⅱ105、Ku馈电屏蔽孔Ⅰ104、Ku缝隙屏蔽孔Ⅱ102、Ka馈电屏蔽孔106连接了地板8和天线馈电耦合金属层2，它们组合形成了3种功能SIW 腔。

第一种是围绕Ku馈电耦合缝隙82的SIW 腔，用于Ku的馈电耦合，同时防止在阵列中受到相邻的Ku馈电单元或Ka馈电单元馈电信号的影响。实际上Ku馈电耦合缝隙82、Ku馈电带线3、Ku馈电脊波导4、Ku的馈电谐振构成了一个1分2功分器，Ku馈电脊波导4馈入的Ku信号被分为两部分，分别给两个Ku天线馈电，可通过调整Ku馈电耦合缝隙82两端Ku馈电带线3的宽度调整功分比例，Ku馈电带线3位于Ku馈电耦合缝隙82两端的部分电流是反相位的，此外两个Ku天线的馈电方向也是相反的，因此最终两个Ku天线为同相辐射叠加。

第二种是围绕Ku辐射耦合缝隙21的SIW 腔，在此腔内Ku信号经Ku馈电带线3和Ku辐射耦合缝隙21将信号耦合到Ku辐射结构，Ku馈电带线3的末端是扇形结构31，此SIW 腔和Ku辐射耦合缝隙21能调整Ku天线的工作频率和匹配。

第三种腔是Ka频段的SIW传输线，它和Ka馈电耦合缝隙81以及Ka馈电脊波导9组成Ka频段的1分2功分器，经Ka馈电脊波导9馈入的信号一分为2进入SIW 传输线，然后通过位于天线馈电耦合金属层2上的Ka辐射耦合缝隙22耦合进入Ka天线的辐射结构。与Ku馈电单元类似，也可通过调整Ka馈电耦合缝隙81两端的SIW 传输线宽度调整功分比例，本发明实例Ka为等功分。

馈电结构的Ku馈电屏蔽孔Ⅰ104、Ku馈电屏蔽孔Ⅱ105、Ka馈电屏蔽孔106把馈电区域分为不同的功能区，不同功能区彼此独立这既保证了Ku天线和Ka天线的馈电不会相互干扰，为Ku/Ka天线的高隔离提供了可能，同时也为各功能块的独立设计提供了条件，降低了天线整体设计难度。

天线之所以采用脊波导馈电是因为在Ku/Ka频段这样的高频率下脊波导具有较小的传输损耗，由共口径单元组成的大型阵列能方便的使用低损耗的脊波导功分器网络进行功率分配与合成，系统的有效增益会更大。当增益要求没那么严苛的时候，可以在共口径天线的馈电部分，介质基板subⅡ6和介质基板subⅢ7以及地板8和天线馈电耦合金属层2之间设计SIW功分器对Ka天线馈电，设计Ku馈电带线（此处是额外的馈电网络取代脊波导馈电，非天线本身自带的部分馈电结构）或者基片集成同轴线（Substrate Integrated CoaxialLine，SICL）的功分器对Ku天线馈电，无需增加额外的天线厚度和空间。

天线三层介质板厚度分别为1.52mm、0.508mm、0.508mm，加上pp片总厚度不超过2.8mm，仅为Ku最低工作频率波长的0.13倍（0.13λ）。Ku天线不同频率表面电流矢量如图7所示，在低频电流主要集中在缝隙四周，在高频电流主要集中在缝隙中间区域。仿真的Ku天线S11曲线如图8所示，在14.1GHz-17.8GHz范围内S11小于-10dB，具有23%左右的百分比阻抗带宽。仿真的Ku天线S11曲线如图9所示，在32.3GHz-35.1GHz范围内S11小于-10dB，具有8.2%左右的百分比阻抗带宽。

由于SIW 传输线和谐振腔自身就带低频率截至特性，因此在低频段Ku/Ka天线具有很好的隔离特性，仿真的天线隔离在Ku频段如图10所示，在工作频带内隔离大于65dB。如图11所示，Ka频带内天线的隔离特性，在工作频带内隔离大于40dB。

天线之所以采用脊波导馈电是因为在Ku/Ka频段这样的高频率下脊波导具有较小的传输损耗，由共口径单元组成的阵列能方便的使用低损耗的脊波导功分器网络作为功率合成与分配器，系统的有效增益会更大。当增益要求没那么严苛的时候，可以在共口径天线的馈电部分，即介质基板subⅡ6和介质基板subⅢ7以及地板8和天线馈电耦合金属层2之间设计SIW 功分器对Ka天线馈电，设计Ku馈电带线（此处是额外的馈电网络取代脊波导馈电，非天线本身自带的部分馈电结构）或者基片集成同轴线（Substrate Integrated CoaxialLine，SICL）的功分器对Ku天线馈电，无需增加额外的天线厚度和空间。对于无源馈电网络的有源阵列，也可单个天线转同轴连接器进行馈电，即本方案中两个Ku天线可分别由Ku馈电带线3转同轴馈电，Ka采用SIW转同轴馈电或者采用Ku天线类似的方案由带装线转同轴线馈电。

参考文献：

Naishadham K, Li R, Yang L, et al. A shared-aperture dual-band planararray with self-similar printed folded dipoles[J]. IEEE Transactions onAntennas and Propagation, 2013, 61(2): 606-613。

Ding Y R, Cheng Y J. Ku/Ka dual-band dual-polarized shared-aperturebeam-scanning antenna array with high isolation[J]. IEEE Transactions onAntennas and Propagation, 2019, 67(4): 2413-2422。

Mao C X, Gao S, Wang Y, et al. A shared-aperture dual-band dual-polarized filtering–antenna-array with improved frequency response[J]. IEEETransactions on Antennas and Propagation, 2017, 65(4): 1836-1844。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种双频宽带同极化共口径低剖面天线，其特征在于，共包含三层介质基板，介质基板subⅠ、介质基板subⅡ、介质基板subⅢ，三层介质基板按照顺序从上到下依次排布，三层介质基板通过热固型粘接片热压在一起，天线表层金属位于介质基板subⅠ的上表面，Ku辐射缝隙和Ka辐射缝隙刻蚀在此层，天线馈电耦合金属层位于介质基板subⅡ的上表面， Ku馈电带线位于介质基板subⅡ的下表面，地板位于介质基板subⅢ的下表面；

所述天线分为馈电结构和辐射结构；

其中，辐射结构包含介质基板subⅠ、天线表层金属、天线馈电耦合金属层，天线表层金属、天线馈电耦合金属层上刻蚀的缝隙和连结天线表层金属、天线馈电耦合金属层之间的金属孔；

具体是，Ku缝隙屏蔽孔Ⅰ、Ku缝隙屏蔽孔Ⅱ、以及部分Ka缝隙屏蔽孔三者从天线表层金属连接到天线馈电耦合金属层，进而和天线表层金属以及天线馈电耦合金属层一起形成了Ku频段天线的辐射SIW 腔，部分的Ka缝隙屏蔽孔连接天线表层金属和天线馈电耦合金属层，进而形成Ka频段天线的辐射SIW 腔；

Ku辐射耦合缝隙具有三个台阶，分别是台阶Ⅰ、台阶Ⅱ、台阶Ⅲ，通过调整Ku频段天线的辐射SIW 腔以及3个辐射台阶长宽能调整Ku天线的工作频率和匹配性能，Ka辐射耦合缝隙为哑铃状缝隙，通过调整Ka频段天线的辐射SIW 腔以及哑铃状缝隙的尺寸调整Ka天线的工作频率的匹配性能；

馈电结构中Ku馈电脊波导通过位于地板上的Ku馈电耦合缝隙把能量耦合到Ku馈电带线上，Ku馈电带线位于介质基板subⅡ的下表面，Ku馈电屏蔽孔Ⅱ、Ku馈电屏蔽孔Ⅰ、Ku缝隙屏蔽孔Ⅱ、Ka馈电屏蔽孔连接了地板和天线馈电耦合金属层，它们组合形成了3种功能SIW腔；

具体是，第一种是围绕Ku馈电耦合缝隙的SIW 腔，用于Ku的馈电耦合，Ku馈电耦合缝隙、Ku馈电带线、Ku馈电脊波导、Ku的馈电谐振构成了一个1分2功分器，Ku馈电脊波导馈入的Ku信号被分为两部分，分别给两个Ku天线馈电，通过调整Ku馈电耦合缝隙两端Ku馈电带线的宽度调整功分比例，Ku馈电带线位于Ku馈电耦合缝隙两端的部分电流是反相位的，两个Ku天线的馈电方向也是相反的，两个Ku天线为同相辐射叠加；

第二种是围绕Ku辐射耦合缝隙的SIW 腔，在此腔内Ku信号经Ku馈电带线和Ku辐射耦合缝隙将信号耦合到Ku辐射结构，Ku馈电带线的末端是扇形结构，此SIW 腔和Ku辐射耦合缝隙能调整Ku天线的工作频率和匹配；

第三种腔是Ka频段的SIW 传输线，它和Ka馈电耦合缝隙以及Ka馈电脊波导组成Ka频段的1分2功分器，经Ka馈电脊波导馈入的信号一分为2进入SIW 传输线，通过位于天线馈电耦合金属层上的Ka辐射耦合缝隙耦合进入Ka天线的辐射结构，通过调整Ka馈电耦合缝隙两端的SIW 传输线宽度调整功分比例。

2.根据权利要求1所述的双频宽带同极化共口径低剖面天线，其特征在于，辐射结构为上下左右对称，即辐射结构以天线自身中心为原点沿着x和y轴方向分别对称。

3.根据权利要求1所述的双频宽带同极化共口径低剖面天线，其特征在于，辐射结构中，在和馈电结构金属孔以及功能区不干涉的情况下Ku缝隙屏蔽孔Ⅰ、Ku缝隙屏蔽孔Ⅱ、Ka缝隙屏蔽孔的孔延伸到地板。

4.根据权利要求1所述的双频宽带同极化共口径低剖面天线，其特征在于，当天线组成更大的阵列时，寄生缝隙Ⅰ和寄生缝隙Ⅱ两个寄生缝隙均会和相邻天线的寄生缝隙组成完整的缝隙，完整缝隙和Ku辐射缝隙相同，即尺寸与Ku辐射缝隙一致。

5.根据权利要求1所述的双频宽带同极化共口径低剖面天线，其特征在于，Ku辐射耦合缝隙和Ka辐射耦合缝隙位于天线馈电耦合金属层，通过它们把能量从馈电结构耦合到辐射结构里进行辐射。

6.根据权利要求1所述的双频宽带同极化共口径低剖面天线，其特征在于，天线三层介质板厚度分别为1.52mm、0.508mm、0.508mm，加上热固型粘接片总厚度不超过2.8mm，仅为Ku最低工作频率波长的0.13倍。