CN201956465U - 全向基片集成波导缝隙多天线阵列 - Google Patents
全向基片集成波导缝隙多天线阵列 Download PDFInfo
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Abstract
全向基片集成波导缝隙多天线阵列由多个并排排列的集成制作在一块介质板上的全向基片集成波导缝隙天线组成，两相邻全向基片集成波导缝隙天线之间的间距至少为单个全向基片集成波导缝隙天线的宽度。所述全向基片集成波导缝隙天线为双面对称基片集成波导缝隙天线，该天线的正面设有上表面金属层，背面设有下表面金属层，中间为介质基片（6）；其中在上表面金属层和下表面金属层上沿天线的周边对称的设有金属化通孔（3）将上表面金属层和下表面金属层连接，在天线的中轴线两侧交替设有缝隙（4），在天线的中轴线的一端没有设置金属化通孔（3），在该端连接有微带渐变线（2），微带渐变线（2）的另一端连接馈电线（1）。
Description
技术领域
本实用新型属于通信技术应用领域，具体涉及一种基片集成波导天线阵列。
基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide，SIW）缝隙天线，采用双面对称缝隙时，可以形成E面的全向辐射特性，将多个SIW缝隙天线单元集成在同一块介质板上，形成多天线阵列，并保持单个天线辐射方向图不变，属于通信技术应用领域。
背景技术
近年来，无线通信技术得到了快速发展并获得了广泛应用。越来越多的通信系统要求低成本、易制作、易于和其它微波射频平面电路集成的天线。高频段、全向辐射、易制作、易集成的天线是目前的研究热点之一，同时多天线技术（多输入多输出）也是目前的研究热点之一。
随着频率提高，常见的开放电路损耗大、寄生辐射严重，而常见的辐射振子，如偶极子单元，单个辐射单元的增益有限，为提高辐射增益，需将多个辐射单元组成阵列，但同一个阵列中的辐射单元数目越多，馈电网络就会越复杂。
SIW缝隙天线，是在SIW表面金属上开缝，形成辐射单元，可在一个SIW上，将多个缝隙组成阵列，无需添加额外的功率分配电路，即可有效地提高天线的辐射增益。SIW作为一种封闭结构电路，损耗小、无寄生辐射，适合高频段通信系统，同时制作简单、成本低廉，具有实际的应用价值。
发明内容
技术问题： 本实用新型提出一种工作在Ku波段，损耗小、寄生辐射弱、隔离和抗干扰能力强、全向基片集成波导缝隙多天线阵列。
技术方案：本实用新型的全向基片集成波导缝隙多天线阵列由多个并排排列的集成制作在一块介质板上的全向基片集成波导缝隙天线组成，两相邻全向基片集成波导缝隙天线之间的间距至少为单个全向基片集成波导缝隙天线的宽度。
所述全向基片集成波导缝隙天线为双面对称基片集成波导缝隙天线，该天线的正面设有上表面金属层，背面设有下表面金属层，中间为介质基片；其中在上表面金属层和下表面金属层上沿天线的周边对称的设有金属化通孔将上表面金属层和下表面金属层连接，在天线的中轴线两侧交替设有缝隙，在天线的中轴线的一端没有设置金属化通孔，在该端连接有微带渐变线，微带渐变线的另一端连接馈电线。
所述馈电线为50欧姆微带线。
由于SIW缝隙天线具有平面结构，将四个全向SIW缝隙天线集成、制作在同一块介质板上，形成SIW缝隙多天线阵列，为保持SIW缝隙多天线阵列中每个SIW缝隙天线的E面全向辐射特性，相邻天线之间需留出一定的空气距离。单个全向SIW缝隙天线的馈电线采用50欧姆微带线，50欧姆微带线和SIW之间采用微带渐变线进行阻抗匹配。多天线阵列中相邻天线间留有一定的空气间距，只在微带线部分介质板相连；
有益效果：在Ku波段，SIW电路损耗小、寄生辐射极低，SIW缝隙天线呈平面结构天线，易于与其他微波射频电路的共面、集成，同时SIW缝隙天线结构简单、易于采用标准PCB（印刷电路板）工艺加工。本实用新型将多个SIW缝隙天线集成、制作在一块介质板上，形成SIW缝隙多天线阵列。
（1）基于SIW技术设计的Ku波段缝隙辐射天线损耗小，寄生辐射弱；将SIW缝隙辐射单元组成阵列无需添加其他功率分配网络，简化了设计步骤、方便制作、减少损耗。
（2）在本实用新型中，四个全向SIW缝隙天线集成、制作在一块介质板上，组成了一个SIW缝隙多天线阵列，保证了SIW缝隙多天线系统中各天线的一致性；由于在相邻天线之间留出空气间隔，保持了SIW缝隙多天线阵列中单个天线的全向辐射特性。
（3）本实用新型结构简单，制作全部利用成熟的标准PCB工艺，成本低，容易批量生产，
（4）本实用新型馈电网络为封闭结构，因而辐射小，隔离和抗干扰能力强，容易与其它平面微波射频电路集成。
附图说明
图1为本实用新型全向SIW缝隙天线多天线阵列的平面图；
图1为单个全向SIW缝隙天线上表面金属层平面图；
图3为单个全向SIW缝隙天线下表面金属层平面图；
图4实施例天线输入端反射系数的仿真和测试结果，实施例多天线阵列相邻和非相邻天线间耦合测试结果；
图5实施例中单个天线的辐射方向图测试结果；
图6实施例中多天线阵列中单个天线的辐射方向图测试结果。
图中有，馈电线1，微带渐变线2，金属化通孔3，缝隙4， SIW传输线5，介质基片6。
具体实施方式
单个全向SIW缝隙天线采用SIW上、下表面对称缝隙作为辐射单元。SIW的上、下表面对称开缝，形成一对缝隙，每对缝隙相对SIW中心线具有相同的偏移位置，实现天线的E面全向辐射特性；单个全向SIW缝隙天线采用八对SIW缝隙形成辐射阵列，以提高天线的辐射增益，每对缝隙的长度、宽度相同，如图2和图3所示。
将4个全向SIW缝隙天线集成为一个多天线阵列，制作在一块介质板上，如图1所示，为了保持多天线阵列中单个天线的全向辐射特性，相邻天线之间留出空间间距。
实施例1：图2给出了单个全向SIW缝隙天线上表面金属结构示意图，图3给出了单个全向SIW缝隙天线下表面金属结构示意图。基片集成波导是由两排金属化通孔3构成，50欧姆微带馈电线1和SIW传输线5之间通过微带渐变线2连接；基片集成波导的上、下表面均刻有缝隙4，上、下表面的缝隙呈对称分布，共八对；每个缝隙相对于SIW的中心线有相同偏移，每个缝隙的长、宽均相同。图3给出了全向SIW缝隙多天线阵列的结构图，为保持单个天线的辐射方向图不变，相邻天线间留出空气间隔。
制作的实例天线工作在14.4GHz附近，图中单个全向SIW缝隙天线宽度为20mm；微带馈电线宽度为1.38mm；微带渐变线的宽边宽度为3mm；微带渐变线的垂直长度为2.5mm；金属化通孔3的直径为0.6mm；同一排金属化通孔上两通孔间距为1mm；SIW传输线入口和最近的缝隙靠近端间距为5.85mm；相邻两缝隙靠近端垂直间距为）=1.95mm；终端金属化通孔与最近的缝隙靠近端距离为0.95mm；缝隙与全向SIW缝隙天线中心线距离为0.1mm；缝隙宽度为0.1mm；缝隙长度为=7.75mm；两排金属化通孔中心线距离为9.2mm。实例中介质基片采用了厚度为0.5mm的介电常数为2.65的Taconic（泰康尼克）作为介质板。实例天线按图1和图2所示的尺寸在上述基片上制作。
图4为实施例天线输入端反射系数的仿真和测试结果，实施例多天线阵列相邻和非相邻天线间耦合测试结果，（由此可见，集成在一块介质板上的多天线系统中，天线间耦合度良好）。
图5为实施例中单个天线在14.4GHz的辐射方向图测试结果，单个天线具有良好的全向辐射特性。
图6为实施例中多天线阵列中单个天线在14.4GHz的辐射方向图测试结果，集成在一块介质板上的多天线系统中，单个天线保持了全向辐射特性。
Claims (3)
1.一种全向基片集成波导缝隙多天线阵列，其特征在于该天线阵列由多个并排排列的集成制作在一块介质板上的全向基片集成波导缝隙天线组成，两相邻全向基片集成波导缝隙天线之间的间距至少为单个全向基片集成波导缝隙天线的宽度。
2.根据权利要求1所述的全向基片集成波导缝隙多天线阵列，其特征在于，所述全向基片集成波导缝隙天线为双面对称基片集成波导缝隙天线，该天线的正面设有上表面金属层，背面设有下表面金属层，中间为介质基片（6）；其中在上表面金属层和下表面金属层上沿天线的周边对称的设有金属化通孔（3）将上表面金属层和下表面金属层连接，在天线的中轴线两侧交替设有缝隙（4），在天线的中轴线的一端没有设置金属化通孔（3），在该端连接有微带渐变线（2），微带渐变线（2）的另一端连接馈电线（1）。
3.根据权利要求2所述的全向基片集成波导缝隙多天线阵列，其特征在于，所述馈电线（1）为50欧姆微带线。
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| CN201120085286XU CN201956465U (zh) | 2011-03-28 | 2011-03-28 | 全向基片集成波导缝隙多天线阵列 |
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Cited By (2)
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| CN102170048A (zh) * | 2011-03-28 | 2011-08-31 | 东南大学 | 全向基片集成波导缝隙多天线阵列 |
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