CN210744161U - 一种结构紧凑的宽带基片集成波导背腔天线 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及微波天线领域，具体涉及一种结构紧凑的宽带基片集成波导背腔天线，其包括驱动辐射贴片部分和寄生辐射贴片部分，驱动辐射贴片部分和寄生辐射贴片部分相互连接且周围设置有贯穿其上下表面的金属隔离栅栏，驱动辐射贴片部分和寄生辐射贴片部分通过粘接或者焊接连接形成一个天线整体，寄生辐射贴片部分内部设置有空气槽。本申请的背腔天线的带宽较窄的情况下，合理利用多种方式扩展天线的带宽，实现宽带特性，既保留的基片集成波导背腔天线低交叉极化，方向图对称性好，低后瓣，又实现了宽带特性。其中金属隔离栅栏可实现对称性好的方向图，低的交叉极化，开空气槽方式以及使用U型槽方式均可扩展带宽，实现在紧凑结构下天线的宽带特性。
Description
技术领域
本申请涉及微波天线领域，具体涉及一种结构紧凑的宽带基片集成波导背腔天线。
背景技术
微带天线具有剖面低，体积小，重量轻，成本低，易于集成等优点，目前微带天线及其阵列已经广泛的应用于各种无线通信及雷达系统中。目前的微带天线往往带宽窄，虽然有一些技术通过U型槽或者其他形式的槽来扩展带宽，但微带天线在阵列工作时，由于尺寸小，使得单元间的互耦严重，其隔离度较差，造成天线在阵列中的增益，驻波等恶化。特别是在相控阵天线中，单元的互耦可能导致扫描盲点，最终影响系统性能。
传统的波导背腔天线有着功率容量大，损耗小，易于实现窄波束等特点，但其剖面高，结构笨重，加工精度要求高，不易于集成。而基片集成波导背腔天线有着低插损，低剖面，重量轻等特性，受限于腔体谐振，传统的基片集成波导背腔天线其也存在着固有的带宽窄等问题。
发明内容
针对现有技术上的上述不足，现提出一种结构紧凑的宽带基片集成波导背腔天线，可有效的改善天线在阵列中，特别是相控阵天线中的互耦，提升阵列天线性能。
本申请的技术方案如下：
一种结构紧凑的宽带基片集成波导背腔天线，其特征在于：包括驱动辐射贴片部分和寄生辐射贴片部分，驱动辐射贴片部分和寄生辐射贴片部分相互连接且周围设置有贯穿其上下表面的金属隔离栅栏，驱动辐射贴片部分和寄生辐射贴片部分通过粘接或者焊接连接形成一个天线整体，寄生辐射贴片部分内部设置有空气槽。本申请通过空气槽方式扩展带宽，天线分为驱动辐射贴片部分和寄生贴片辐射部分，两部分可分开加工，最后再通过焊接或者粘接工艺结合在一起，这可减少多层PCB工艺复杂度以及降低成本，非常适合于紧凑的宽带天线系统，例如大角度扫描的瓦片式相控阵天线。
进一步地，驱动辐射贴片部分包含至少一个介质基板和驱动贴片，驱动贴片同轴馈电。
进一步地，寄生辐射贴片部分包括由下向上依次叠层的第一介质和第二介质，第一介质和第二介质通过半固化粘接片连接，下层的第二介质和半固化粘接片挖有空气槽。
进一步地，空气槽为长方形，矩形，圆形或椭圆形。
进一步地，所述金属隔离栅栏为周期性的金属通孔围绕天线，所述金属隔离栅栏连接第一介质的上表面和第二介质的下表面，以及驱动辐射贴片部分的第三介质20的上下表面，贯穿整个介质层，形成基片集成波导腔。
进一步地，金属隔离栅栏的中心位于天线的边界或于天线内部，形成基片集成波导的墙壁。
进一步地，驱动辐射贴片腐蚀缝隙或不腐蚀缝隙。驱动辐射贴片可根据实际需要，设置为无缝隙或者有缝隙。驱动辐射贴片通过腐蚀缝隙的方式，如E，U型缝隙等，引入另外一个谐振点，扩展带宽。
进一步地，同轴馈电点位于天线的几何中心。也可在任意位置。并可通过调整缝隙（如U型缝隙）位置，将馈电点移至天线的几何中心。
进一步地，第二介质的中间介质挖空，形成空气槽。
第一介质和第二介质通过PP半固化片连接，中间挖空气槽。
进一步地，第一介质的上表面有第一金属地，第三介质的上表面和第二介质的下表面有第二金属地，第三介质的下表面有第三金属地。
进一步地，所述驱动贴片可通过同轴馈电转换为其他方式，如带状线，微带线馈电等。
进一步的，所述驱动贴片也可使用其他方式馈电，比如耦合缝隙馈电，临近耦合馈电等。
进一步的，寄生贴片和介质基板等因为其他原因需要可开孔，开孔经过电磁仿真确定位置，形状等。
进一步的，所述的天线用于相控阵天线时，其尺寸按照相控阵天线原理确定，结构可紧凑；也可用单独应用于系统，其单元尺寸会相应的增大，但是驻波带宽可保持不变。
进一步的，所述的天线用既可为线极化也可为圆极化天线。
本申请的有益效果：
1、在背腔天线的带宽较窄的情况下，合理利用多种方式扩展天线的带宽，实现宽带特性，既保留的基片集成波导背腔天线低交叉极化，方向图对称性好，低后瓣，又实现了宽带特性。其中金属隔离栅栏可实现对称性好的方向图，低的交叉极化，开空气槽方式以及使用U型槽方式均可扩展带宽，实现在紧凑结构下天线的宽带特性。
2、该天线具有基片集成波导的金属通孔抑制表面波传播的特性，降低单元间的互耦，提高了单元天线在阵列中的性能。
3、该天线具有低剖面，重量轻，成本低，易于集成等特点，同时也有着增益带宽平坦的特点。
附图说明
图1为本申请的侧视示意图。
图2为本申请的俯视示意图。
图3为申请实施例1的天线的|S11|。
图4本申请实施例1的方向图。
附图中：1-寄生辐射贴片部分，2-驱动辐射贴片部分，3-金属隔离栅栏，4-同轴馈电，11-第一介质，12-半固化粘接片，13-第二介质，20-第三介质，14-寄生贴片，15-空气槽，16-第一金属地，21-驱动贴片，201-U型缝隙，22-第二金属地，23-第三金属地。
具体实施方式
实施例1
如图1、2所示，一种结构紧凑的宽带基片集成波导背腔天线包括驱动辐射贴片部分2和寄生辐射贴片部分1，驱动辐射贴片部分2和寄生辐射贴片部分1相互连接且周围设置有贯穿其上下表面的金属隔离栅栏3，驱动辐射贴片部分2和寄生辐射贴片部分1通过粘接或者焊接连接形成一个天线整体，寄生辐射贴片部分1内部设置有空气槽15。本申请通过空气槽15方式扩展带宽，天线分为驱动辐射贴片部分2和寄生辐射贴片部分1，两部分可分开加工，最后再通过焊接或者粘接工艺结合在一起，这可减少多层PCB工艺复杂度以及降低成本，非常适合于紧凑的宽带天线系统，例如大角度扫描的瓦片式相控阵天线。在背腔天线的带宽较窄的情况下，合理利用多种方式扩展天线的带宽，实现宽带特性，既保留的基片集成波导背腔天线低交叉极化，方向图对称性好，低后瓣，又实现了宽带特性。其中金属隔离栅栏3可实现对称性好的方向图，低的交叉极化，开空气槽15方式以及使用U型槽方式均可扩展带宽，实现在紧凑结构下天线的宽带特性。
实施例2
如图1、2所示，一种结构紧凑的宽带基片集成波导背腔天线包括驱动辐射贴片部分2和寄生辐射贴片部分1，驱动辐射贴片部分2和寄生辐射贴片部分1相互连接且周围设置有贯穿其上下表面的金属隔离栅栏3，驱动辐射贴片部分2和寄生辐射贴片部分1通过粘接或者焊接连接形成一个天线整体，寄生辐射贴片部分1内部设置有空气槽15。本申请通过空气槽15方式扩展带宽，天线分为驱动辐射贴片部分2和寄生辐射贴片部分1，两部分可分开加工，最后再通过焊接或者粘接工艺结合在一起，这可减少多层PCB工艺复杂度以及降低成本，非常适合于紧凑的宽带天线系统，例如大角度扫描的瓦片式相控阵天线。
驱动辐射贴片部分2包含至少一个介质基板和驱动贴片21，驱动贴片21使用同轴馈电4。
寄生辐射贴片部分1包括由下向上依次叠层的第一介质11和第二介质13，第一介质11和第二介质13通过半固化粘接片12连接，下层的第二介质13和半固化粘接片12挖有空气槽15。
空气槽15为长方形，矩形，圆形或椭圆形。
所述金属隔离栅栏3为周期性的金属通孔围绕天线，所述金属隔离栅栏3连接第一介质11的上表面和第二介质13的下表面，以及驱动辐射贴片部分2的第三介质2020的上下表面，贯穿整个介质层，形成基片集成波导腔。
金属隔离栅栏3的中心位于天线的边界或于天线内部，形成基片集成波导的墙壁。
驱动辐射贴片腐蚀缝隙或不腐蚀缝隙。驱动辐射贴片可根据实际需要，设置为无缝隙或者有缝隙。驱动辐射贴片通过腐蚀缝隙的方式，如E，U型缝隙201等，引入另外一个谐振点，扩展带宽。
同轴馈电4点位于天线的几何中心。也可在任意位置。并可通过调整缝隙（如U型缝隙201）位置，将馈电点移至天线的几何中心。
第二介质13的中间介质挖空，形成空气槽15。
第一介质11和第二介质13通过PP半固化片连接，中间挖空气槽15。
第一介质11的上表面有第一金属地16，第三介质20的上表面和第二介质13的下表面有第二金属地22，第三介质20的下表面有第三金属地23。
所述驱动贴片21可通过同轴馈电4转换为其他方式，如带状线，微带线馈电等。
所述驱动贴片21也可使用其他方式馈电，比如耦合缝隙馈电，临近耦合馈电等。
所述寄生贴片14和介质基板等因为其他原因需要可开孔，开孔经过电磁仿真确定位置，形状等。
所述的天线用于相控阵天线时，其尺寸按照相控阵天线原理确定，结构可紧凑；也可用单独应用于系统，其单元尺寸会相应的增大，但是驻波带宽可保持不变。
所述的天线用既可为线极化也可为圆极化天线。
在背腔天线的带宽较窄的情况下，合理利用多种方式扩展天线的带宽，实现宽带特性，既保留的基片集成波导背腔天线低交叉极化，方向图对称性好，低后瓣，又实现了宽带特性。其中金属隔离栅栏3可实现对称性好的方向图，低的交叉极化，开空气槽15方式以及使用U型槽方式均可扩展带宽，实现在紧凑结构下天线的宽带特性。该天线具有基片集成波导的金属通孔抑制表面波传播的特性，降低单元间的互耦，提高了单元天线在阵列中的性能。该天线具有低剖面，重量轻，成本低，易于集成等特点，同时也有着增益带宽平坦的特点。
实施例3
以线极化天线为例，如图1至图2示，一种结构紧凑的宽带基片集成波导背腔天线，主要由两部分组成，第一部分为驱动辐射贴片部分2，第二部分为寄生辐射贴片部分1，上下两部分通过焊接或者粘接工艺连接成为一体，金属隔离栅栏3贯穿整个天线，使用同轴馈电4。具体的，所述的第一驱动辐射贴片部分2包括由介质20，驱动辐射贴片位于介质20的上表面，金属隔离栅栏连接介质20 的上下表面，同轴馈电连接贴片。
具体的，所述的第二寄生辐射贴片部分1包括由下向上依次叠层的介质A、介质B，寄生辐射贴片位于介质20的上表面或者下表面，两层介质通过pp半固化片连接起来。下层介质1和半固化片挖有空气槽，该槽可为长方形，矩形，圆形和椭圆形等。
具体的，所述的金属隔离栅栏位于天线的边缘，金属隔离栅栏的中心既可位于天线的边界，也可位于天线内部，形成基片集成波导的墙壁。
Claims (10)
1.一种结构紧凑的宽带基片集成波导背腔天线，其特征在于：包括驱动辐射贴片部分（2）和寄生辐射贴片部分（1），驱动辐射贴片部分（2）和寄生辐射贴片部分（1）相互连接且周围设置有贯穿其上下表面的金属隔离栅栏（3），驱动辐射贴片部分（2）和寄生辐射贴片部分（1）通过粘接或者焊接连接形成一个天线整体，寄生辐射贴片部分（1）内部设置有空气槽（15）。
2.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的宽带基片集成波导背腔天线，其特征在于：驱动辐射贴片部分（2）包含至少一个介质基板和驱动贴片（21），驱动贴片（21）使用同轴馈电（4）。
3.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的宽带基片集成波导背腔天线，其特征在于：寄生辐射贴片部分（1）包括由下向上依次叠层的第一介质（11）和第二介质（13），第一介质（11）和第二介质（13）通过半固化粘接片（12）连接，下层的第二介质（13）和半固化粘接片（12）挖有空气槽（15）。
4.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的宽带基片集成波导背腔天线，其特征在于：空气槽（15）为长方形，矩形，圆形或椭圆形。
5.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的宽带基片集成波导背腔天线，其特征在于：所述金属隔离栅栏（3）为周期性的金属通孔围绕天线，所述金属隔离栅栏（3）连接第一介质（11）的上表面和第二介质（13）的下表面，以及驱动辐射贴片部分（2）的第三介质（20）的上下表面，贯穿整个介质层，形成基片集成波导腔。
6.根据权利要求5所述的一种结构紧凑的宽带基片集成波导背腔天线，其特征在于：金属隔离栅栏（3）的中心位于天线的边界或于天线内部，形成基片集成波导的墙壁。
7.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的宽带基片集成波导背腔天线，其特征在于：驱动辐射贴片腐蚀缝隙或不腐蚀缝隙。
8.根据权利要求2所述的一种结构紧凑的宽带基片集成波导背腔天线，其特征在于：同轴馈电（4）点位于天线的几何中心。
9.根据权利要求3所述的一种结构紧凑的宽带基片集成波导背腔天线，其特征在于：第二介质（13）的中间介质挖空，形成空气槽（15）；
或第一介质（11）和第二介质（13）通过PP半固化片连接，中间挖空气槽（15）。
10.根据权利要求5所述的一种结构紧凑的宽带基片集成波导背腔天线，其特征在于：第一介质（11）的上表面有第一金属地（16），第三介质（20）的上表面和第二介质（13）的下表面有第二金属地（22），第三介质（20）的下表面有第三金属地（23）。
Priority Applications (1)
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| CN201922011213.5U CN210744161U (zh) | 2019-11-20 | 2019-11-20 | 一种结构紧凑的宽带基片集成波导背腔天线 |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112290207A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-01-29 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种通信用宽带宽角扫描天线单元 |
| CN112688077A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-20 | 深圳品创兴科技有限公司 | 一种分型滤波结构和高隔离度微带5g天线系统 |
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| CN114464993A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-05-10 | 电子科技大学长三角研究院(湖州) | 一种微带天线及展宽其波束宽度的方法 |
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2019
- 2019-11-20 CN CN201922011213.5U patent/CN210744161U/zh active Active
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