CN206907925U - 基片集成波导圆形腔领结槽缝隙天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基片集成波导圆形腔领结槽缝隙天线，是在基片集成波导圆形腔上开槽的天线结构；改进的微带到基片集成波导圆形腔的过渡电路通过共面波导结构接入基片集成波导圆形腔；在基片集成波导圆形腔的没有微带的一面上开领结型槽，该领结型槽激发了圆形腔内的强负载效应，并最终产生了两个谐振频率接近的混合模，拓宽了工作频段。圆形腔相较于传统矩形腔，可以提高天线的增益。本实用新型能顺利实现基片集成波导圆形腔的宽带缝隙天线，同时实现了增益的提高，相对于同等技术的基片集成波导圆形腔缝隙天线，本实用新型在增宽工作带宽的同时提高了天线的性能，降低了天线的前后比和交叉极化。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基片集成波导圆形腔领结槽缝隙天线，属于微波技术领域。
背景技术
随着现代技术的迅速发展，无线通信技术正在向小型化，高性能和高集成方向发展。基片集成波导背腔缝隙天线是一种新兴的天线形式,它除了具有基片集成波导体积小、重量轻的结构特点,损耗低、Q值高的电路特点,以及成本低、易于与现有平面微波电路集成的制造特点以外,它还同时具有高性能、功率容量高、热稳定性高和结构稳固等自传统金属波导缝隙天线沿袭而来的固有特点。因此小型化基片集成波导背腔缝隙天线的基础应用研究,对于实现高性能、高集成度的现代微波毫米波无源器件和有源电路,不仅具有重要的理论价值还具有工程实际意义。
由于基片集成波导易于制造的特点，基片集成波导谐振腔可以做成任意的形状，目前常见的有矩形，圆形，三角形等形状，不同的形状适用于不同的环境和不同的要求。然而谐振腔的谐振特性导致这种缝隙天线不可能拥有很宽的工作带宽。所以如何拓宽基片集成波导谐振腔的工作带宽成为了一项十分重要的工作。目前矩形腔的研究最为深入，然而由于矩形腔的特点，其缝隙天线的增益有限，通常不如同等工作频率下的圆形腔天线，所以如何增宽圆形腔的工作带宽是一个有着光明前景的发明。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基片集成波导圆形腔领结槽缝隙天线，结合微带结构的基片集成波导圆形腔领结槽天线结构，克服了传统波导缝隙天线立体结构大，难于集成的特点，在微波集成化、小型化电路中具有重要的应用价值。本发明通过研究平面化圆形腔领结槽天线，扩大该平面化基片集成波导圆形腔领结槽天线在现代微波毫米波电路集成中的应用。
本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：
本实用新型提供一种基片集成波导圆形腔领结槽缝隙天线，包括介质基片以及分别设置在介质基片上、下表面的顶层金属层、底层金属层；介质基片上还设置有呈圆弧状排列的一排金属化通孔，该排金属化通孔与顶层金属层、介质基片、底层金属层构成基片集成波导圆形腔；介质基片的上表面还设置有一条微带线，该微带线通过共面波导转换结构与基片集成波导圆形腔连接；介质基片下表面的底层金属层上开有一个领结型槽。
作为本实用新型的进一步优化方案，微带线与共面波导转换结构的中心导带连接。
作为本实用新型的进一步优化方案，领结形槽位于基片集成波导圆形腔的中心处。
作为本实用新型的进一步优化方案，微带线的延长线在介质基片下表面上的投影垂直于领结形槽。
作为本实用新型的进一步优化方案，领结形槽的长度为二分之一工作波长。
本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本实用新型设计结构简单，工作带宽大，其领结型槽与传统矩形槽缝隙天线相比更适合应用于现代微波毫米波天线的大宽带要求。同时，采用基片集成波导圆形谐振腔，结构十分紧凑，减少了加工难度，降低了加工成本，提高了天线增益。 相对于目前的基片集成波导圆形腔缝隙天线，该天线有着更宽的带宽；相对于目前的基片集成波导矩形腔缝隙天线，该天线有着更高的增益。
附图说明
图1是基片集成波导圆形腔示意图。
图2是本实用新型基片集成波导圆形腔领结槽天线的三维结构示意图。
图3是本实用新型基片集成波导圆形腔领结槽天线的三维剖分图。
图4是本实用新型基片集成波导圆形腔领结槽天线的俯视图。
图5是本实用新型基片集成波导圆形腔领结槽天线介质内部电场分布俯视图。
图6是本实用新型基片集成波导圆形腔领结槽天线S参数仿真与实测结果对比。
图7是本实用新型基片集成波导圆形腔领结槽天线在8.47GHz的E面和H面主极化和交叉极化的实测图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：
本实用新型公开了一种基片集成波导圆形腔领结槽天线，通过对辐射槽形状的改进来增宽工作带宽。领结型槽激发了基片集成波导圆形腔内的两个相邻模式形成混合模，并最终达到增宽带宽的效果。
本实用新型提供一种基片集成波导圆形腔领结槽天线，如图2至4所示，包括介质基片以及分别设置在介质基片上、下表面的顶层金属层、底层金属层；介质基片上还设置有呈圆弧状排列的一排金属化通孔，该排金属化通孔与顶层金属层、介质基片、底层金属层构成基片集成波导圆形腔；介质基片的上表面还设置有一条微带线，该微带线通过共面波导转换结构与基片集成波导圆形腔连接；介质基片下表面的底层金属层上开有一个领结型槽。
本实用新型的基片集成波导圆形腔领结槽天线，是一种由金属波导腔缝隙天线改进的基片集成波导圆形腔领结槽天线。本实用新型天线是由基片集成波导圆形腔缝隙天线改进而来的，改进的微带线通过一个共面波导转换结构与基片集成波导圆形腔的金属层连接。同时，在基片集成波导圆形腔背腔上开了一个领结型槽来达到拓宽带宽的目的，领结型槽改变了基片集成波导圆形腔的谐振频率，从而产生了频率相近的混合模，并最终实现了增宽带宽的效果。
其中，如图1所示，基片集成波导圆形腔是通过在介质基片上设计一系列金属化通孔实现的（基片集成波导圆形腔的半径还有金属化通孔的尺寸和通孔之间的距离由工作频段决定）。本实用新型能顺利实现基片集成波导圆形腔缝隙天线的宽带辐射，同时实现了基片集成波导谐振腔的高增益辐射，相对于同等技术的基片集成波导矩形腔缝隙天线，本发明在提高了天线增益，相对于同等技术的基片集成波导圆形腔缝隙天线，本发明获得了更宽的工作带宽，制作工艺简单，成本低廉。
下面通过具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步阐述：
本实施例中，基片集成波导圆形腔缝隙天线由上至下依次包含顶层金属层、介质基片（采用Rogers 5880介质板，介电常数为2.2，厚度为0.5毫米）和底层金属层，在介质基片上分布着金属化通孔。
如图3所示，在基片集成波导圆形腔缝隙天线的背腔面上开领结型槽，基片集成波导圆形腔内的能量通过这个缝隙辐射。微带线通过共面波导转换结构接入基片集成波导圆形腔，作为该天线的输入。在本实施例中，领结型槽位于基片集成波导圆形腔的中心处且方向与输入微带线的方向垂直。
图5是本实用新型天线介质内部电场分布俯视图，图6为本实用新型基片集成波导圆形腔缝隙天线的回波损耗的仿真与测试结果。由此可知，本实用新型基片集成波导圆形腔缝隙天线的工作带宽为8.37GHz~8.59GHz，中心频率为8.48GHz，相对带宽为2.6%。输入端口的回波损耗大于10dB。图7为基片集成波导圆形腔缝隙天线E面和H面的主极化和交叉极化测试结果，从图中我们可以看出天线最大增益为6.6dB，前后比大于15dB，交叉极化均小于-15dB。
以上所述，仅为本实用新型中的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本实用新型的包含范围之内，因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (5)
1.基片集成波导圆形腔领结槽缝隙天线，其特征在于，包括介质基片以及分别设置在介质基片上、下表面的顶层金属层、底层金属层；
介质基片上还设置有呈圆弧状排列的一排金属化通孔，该排金属化通孔与顶层金属层、介质基片、底层金属层构成基片集成波导圆形腔；
介质基片的上表面还设置有一条微带线，该微带线通过共面波导转换结构与基片集成波导圆形腔连接；
介质基片下表面的底层金属层上开有一个领结型槽。
2.根据权利要求1所述的基片集成波导圆形腔领结槽缝隙天线，其特征在于，微带线与共面波导转换结构的中心导带连接。
3.根据权利要求1所述的基片集成波导圆形腔领结槽缝隙天线，其特征在于，领结形槽位于基片集成波导圆形腔的中心处。
4.根据权利要求1所述的基片集成波导圆形腔领结槽缝隙天线，其特征在于，微带线的延长线在介质基片下表面上的投影垂直于领结形槽。
5.根据权利要求1所述的基片集成波导圆形腔领结槽缝隙天线，其特征在于，领结形槽的长度为二分之一工作波长。
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