CN201238075Y

CN201238075Y - 采用多模基片集成波导进行馈电的单脉冲天线

Info

Publication number: CN201238075Y
Application number: CNU2008200422624U
Authority: CN
Inventors: 洪伟; 程钰间; 吴柯
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2008-07-29
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2018-07-29

Abstract

采用多模基片集成波导进行馈电的单脉冲天线的上层金属敷铜面(1)、下层金属敷铜面(2)分别位于介质基片(3)的正反两侧，金属化通孔(4)穿过介质基片(3)与上层金属敷铜面(1)、下层金属敷铜面(2)相连接形成基片集成波导90度定向耦合器(51)、90度移相器(52)、基片集成波导H面波型器(6)；双V型线性渐变槽天线(8)包括上表面三角形金属覆层(81)、下表面三角形槽(82)，基片集成波导H面波型器(6)的一端接双V型线性渐变槽天线(8)，基片集成波导H面波型器(6)的另一端接90度移相器(52)，90度移相器的另一端接基片集成波导90度定向耦合器，基片集成波导90度定向耦合器的另一端接输入端口(71)、输出端口(72)。

Description

采用多模基片集成波导进行馈电的单脉冲天线

技术领域

本实用新型的采用多模基片集成波导进行馈电的单脉冲天线，可适用于跟踪、探测、通讯、测量、天文观察等系统。

背景技术

单脉冲天线是在在第二次世界大战后出现而在五、六十年代迅速发展起来的一种精密跟踪天线。随着导弹、火箭、人造卫星和宇航技术的发展，原先采用的顺序波束法和圆锥扫描法体制在跟踪精度和取得目标角度信息的速度方面都不能适应新的要求。而单脉冲体制(又称为同时波束法)原则上只需要一个回波脉冲就能获得目标的距离和全部角坐标信息，这样就大大加快了提取目标角度信息的速度，而且其跟踪精度、抗干扰能力诸性能均优于原来的体制，因而得到广泛的应用。线性渐变槽天线是一种常见的端辐射行波式天线，其易与平面电路集成，而且具有窄波束、高增益、宽带宽等特点。但传统的线性渐变槽天线是无法利用单一天线来实现单脉冲机理的。通过改进，我们提出一种新型的平面天线，使之不仅具有线性渐变槽天线的优点，而且能适用于单脉冲天线的设计。一般的单脉冲天线馈源通常采用微带线、共面波导、波导等传输线来实现。对于传统平面传输线，如微带线、共面波导等，其结构简单，制作方便，成本低，但致命的缺点是工作于毫米波段时会产生很大的损耗。而金属波导制成的馈源性能优异，但结构复杂、制作困难、成本高昂。本专利希望提出一种单脉冲天线，能同时具有上述两种的传统结构的优点。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的是提出一种采用多模基片集成波导进行馈电的单脉冲天线，采用多模基片集成波导进行馈电，构成单脉冲天线。其工作在毫米波频段，能直接应用于集成电路设计，并具有损耗较低，体积较小，成本低，容易大批量生产等特点。

技术方案：本实用新型的采用多模基片集成波导进行馈电的单脉冲天线包括上层金属敷铜面、下层金属敷铜面、介质基片、金属化通孔、基片集成波导90度定向耦合器、90度移相器、基片集成波导H面波型器、输入端口、输出端口、双V型线性渐变槽天线、上表面三角形金属覆层、下表面三角形槽；上层金属敷铜面、下层金属敷铜面分别位于介质基片的正反两侧，金属化通孔穿过介质基片与上层金属敷铜面、下层金属敷铜面相连接形成基片集成波导90度定向耦合器、90度移相器、基片集成波导H面波型器；双V型线性渐变槽天线包括上表面三角形金属覆层、下表面三角形槽，基片集成波导H面波型器的一端接双V型线性渐变槽天线，基片集成波导H面波型器的另一端接90度移相器，90度移相器的另一端接基片集成波导90度定向耦合器，基片集成波导90度定向耦合器的另一端接输入端口、输出端口。

将两个类似传统线性渐变槽天线的结构反对称的组合在一起，形成上表面具有三角形金属覆层、下表面具有三角形槽的双V型线性渐变槽天线。通过180度定向耦合器和H面波型器对该天线馈电。其中，由基片集成波导构成的180度定向耦合器提供两路信号，其幅度相等，相位相等或反向。同样由基片集成波导构成的H面波型器，可以产生多个模式，即在其内部可产生TE₁₀，TE₂₀，TE₃₀和TE₄₀等前四个模式。通过适当的宽度和长度调节，使其能在波型器的输出口径面产生奇或偶的场分布，直接对双V型线性渐变槽天线进行馈电。奇的场分布能使之产生和波束，偶的场分布能产生差波束，以满足单脉冲天线的需求。

有益效果：本实用新型具有以下优点：

1：)使单脉冲天线在以平面的形式工作于微波毫米波频段时，具有较高增益、Q值和较低损耗。同时与金属波导的立体结构相比，体积小、重量轻，并且可以利用普通PCB工艺加工，成本低、精度高、重复性好，适合大批量生产。

2：)该单脉冲天线制作于介质基片上，与有源电路集成方便。

3：)单脉冲天线的各子部分集成为一体，结构紧凑。

附图说明

图1是采用多模基片集成波导进行馈电的单脉冲天线上表面结构示意图。

图2是采用多模基片集成波导进行馈电的单脉冲天线下表面结构示意图。

以上的图中有：上层金属敷铜面1、下层金属敷铜面2、介质基片3、金属化通孔4、基片集成波导90度定向耦合器51、90度移相器52、基片集成波导H面波型器6、输入端口71、输出端口72、双V型线性渐变槽天线8、上表面三角形金属覆层81、下表面三角形槽82。

具体实施方式

本实用新型的采用多模基片集成波导进行馈电的单脉冲天线包括上层金属敷铜面1、下层金属敷铜面2、介质基片3、金属化通孔4、基片集成波导90度定向耦合器51、90度移相器52、基片集成波导H面波型器6、输入端口71、输出端口72、双V型线性渐变槽天线8、上表面三角形金属覆层81、下表面三角形槽82；上层金属敷铜面1、下层金属敷铜面2分别位于介质基片3的正反两侧，金属化通孔4穿过介质基片3与上层金属敷铜面1、下层金属敷铜面2相连接形成基片集成波导90度定向耦合器51、90度移相器52、基片集成波导H面波型器6；双V型线性渐变槽天线8包括上表面三角形金属覆层81、下表面三角形槽82，基片集成波导H面波型器6的一端接双V型线性渐变槽天线8，基片集成波导H面波型器6的另一端接90度移相器52，90度移相器52的另一端接基片集成波导90度定向耦合器51，基片集成波导90度定向耦合器51的另一端接输入端口71、输出端口72。

该单脉冲天线由三部分一体化组成：基片集成波导180度定向耦合器、基片集成波导H面波型器、双V型线性渐变槽天线。其中基片集成波导180度定向耦合器由标准90度定向耦合器51和90度移相器52组成；基片集成波导H面波型器6的宽度允许前四个模式产生并在其内部传播；二者直接相连形成馈电系统，对双V型线性渐变槽天线8进行馈电。从输入端口71馈电，可激励出和波束；从输入端口72馈电，可激励出差波束。

在中心频率约36GHz处实现双V型线性渐变槽天线，利用基片集成波导180度定向耦合器和H面波型器对该天线馈电，并测试其整体性能。基片选用RogersDuroid 5880，其介质常数为2.2，厚度0.508mm。

实例的测试结果如下：

在33GHz～40GHz，两个端口的反射系数均小于-12.5dB，且互耦系数小于-17.5dB

在36GHz时，和波束的增益为10.6dBi，E面3dB带宽为22.5°，辐射效率可达57.5％。E面和H面均具有较好的交叉极化性能，其交叉极化电平均低于-30dB。

在36GHz时，差波束的零深为-35dB。

Claims

1.一种采用多模基片集成波导进行馈电的单脉冲天线，其特征在于该天线包括上层金属敷铜面(1)、下层金属敷铜面(2)、介质基片(3)、金属化通孔(4)、基片集成波导90度定向耦合器(51)、90度移相器(52)、基片集成波导H面波型器(6)、输入端口(71)、输出端口(72)、双V型线性渐变槽天线(8)、上表面三角形金属覆层(81)、下表面三角形槽(82)；上层金属敷铜面(1)、下层金属敷铜面(2)分别位于介质基片(3)的正反两侧，金属化通孔(4)穿过介质基片(3)与上层金属敷铜面(1)、下层金属敷铜面(2)相连接形成基片集成波导90度定向耦合器(51)、90度移相器(52)、基片集成波导H面波型器(6)；双V型线性渐变槽天线(8)包括上表面三角形金属覆层(81)、下表面三角形槽(82)，基片集成波导H面波型器(6)的一端接双V型线性渐变槽天线(8)，基片集成波导H面波型器(6)的另一端接90度移相器(52)，90度移相器(52)的另一端接基片集成波导90度定向耦合器(51)，基片集成波导90度定向耦合器(51)的另一端接输入端口(71)、输出端口(72)。