CN212380573U

CN212380573U - 基于双层基片集成的漏波天线

Info

Publication number: CN212380573U
Application number: CN202021642651.8U
Authority: CN
Inventors: 何赛灵; 骆鹏; 何旺; 刘辉
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2020-08-10
Filing date: 2020-08-10
Publication date: 2021-01-19
Anticipated expiration: 2030-08-10

Abstract

本实用新型公开了一种基于双层基片集成的漏波天线，包括上下两层基片，所述的基片皆为两层覆铜层中间夹有介质层的结构，上层基片包括上层表层覆铜层、上层介质层、上层底层覆铜层；设有多排平行金属过孔贯穿上层基片，形成多排表面为矩形的腔体，即上层基片集成波导；下层基片包括下层表层覆铜层、下层介质层、下层底层覆铜层；设有多排平行金属过孔贯穿下层基片，形成多排表面为平行四边形的腔体，即下层基片集成波导；上层底层覆铜层及下层表层覆铜层相应位置分别设有耦合槽，将上下两层基片耦合；上层表层覆铜设有多排辐射槽。本实用新型可以实现在更小的带宽，扫描更大的角度，同时加工容易，制作方便，非常适合通讯设备和雷达等扫描仪器的使用。

Description

基于双层基片集成的漏波天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种基于双层基片集成的漏波天线。

背景技术

在无线通讯领域，某些设备需要有改变波束方向的功能，对于漏波天线而言，通过改变频率就可以改变扫描角度。但是，对于传统的基于基片集成波导SIW(SubstrateIntegrated Waveguide)的漏波天线，需要非常大的带宽去是实现大的扫描角度。为了提高扫描角度，减少带宽，传统的基于SIW的漏波天线，通过了不同的方式去实现大的扫描角度和小的带宽，各有优缺点，例如可通过单层弯折结构实现大角度和小带宽，但是增益不高，天线体积过大。

实用新型内容

为了实现小带宽，大角度，高增益的扫描，本实用新型提供了一种基于双层基片集成的漏波天线，采用的技术方案是：

一种基于双层基片集成的漏波天线，包括上下两层基片，所述的基片皆为两层覆铜层中间夹有介质层的结构，上层基片包括上层表层覆铜层、上层介质层、上层底层覆铜层；设有多排平行金属过孔贯穿上层基片，形成多排表面为矩形的腔体，即上层基片集成波导；

下层基片包括下层表层覆铜层、下层介质层、下层底层覆铜层；设有多排平行金属过孔贯穿下层基片，形成多排表面为平行四边形的腔体，即下层基片集成波导；上层底层覆铜层及下层表层覆铜层相应位置分别设有耦合槽，将上下两层基片耦合；上层表层覆铜设有多排辐射槽。

所述的辐射槽的长度为漏波天线中心频率的半个波长，沿上层基片集成波导的中心线等间距均匀分布。

下层基片集成波导和上层基片集成波导的中心线相交组成的锐角等于两倍的上层集成波导的宽度除以上层集成波导的长度的反正切函数。

所述的介质层为PTFE材质。

所述的耦合槽的高为漏波天线中心频率的半个波长，距离基片底边为四分之一个波长。

本实用新型所产生的技术效果：

1)在相同的体积下，可以实现更大角度的扫描范围，使用更小的带宽，如扫描角度可以达到107°,扫描带宽为6.45%。

2)双层的结构可以在最上层组织二维的辐射阵列，可以更加有效的控制E面和H面的波瓣宽度，从而提高增益。

3)加工容易，制作方便，非常适合通讯设备和雷达等扫描仪器的使用。

附图说明

图1为基于双层基片集成的漏波天线的整体结构示意图。

图2为基于双层基片集成的漏波天线的垂直截面结构示意图。

图3 为基于双层基片集成的漏波天线的实施例1中的扫描角度。

图4 为基于双层基片集成的漏波天线的实施例1中的增益。

图中，上层基片(1-2)、下层基片(1-3)、耦合槽(1-4)、辐射槽(1-5)、上层表层覆铜层(1-6)、上层底层覆铜层(1-7)、下层表层覆铜层(1-8)、下层底层覆铜层(1-9)、上层介质层(1-10)、下层介质层(1-11)、金属过孔(1-12)。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的阐述。

实施例1

如图1、2所示，基于双层基片集成的漏波天线包括上下两层基片，所述的基片皆为两层覆铜层中间夹有介质层的结构，上层基片(1-2)包括上层表层覆铜层(1-6)、上层介质层(1-10)、上层底层覆铜层(1-7)；下层基片(1-3)包括下层表层覆铜层(1-8)、下层介质层(1-11)、下层底层覆铜层(1-9)；每层都有由泰康利TLY-5双层覆铜板（两层铜板中间夹有介质层）制作而成，介质介电常数2.2,损耗正切角为:0.0009,厚度为0.508mm。在每层的覆铜板上在垂直于基片的方向上周期性的打上多排金属过孔(1-12)，过孔的周期为1mm（相邻过孔中心的距离）。过孔直径为0.7mm。每排金属过孔之间的距离为11mm。在上层表层覆铜层上腐蚀出周期性的阵列辐射槽(1-5)。每个辐射槽的为等腰梯形，均匀的在分布在上层介质集成波导的中心线两边,等腰梯形辐射槽的上底长度为:5.06mm，下底为：11.26mm。高为0.3mm。每个等腰梯形辐射槽上下间距为:11.45mm，但是对于本领域技术人员来说辐射槽可以为矩形，等腰梯形，等腰直角梯形，或者封闭的不规则形状。在上层底层覆铜层和下层表层覆铜层上的相同的位置上腐蚀出相同的平行四边形耦合槽(1-4)。图1所示耦合槽为平行四边形，其高为：11.6mm，宽为：5.61mm。斜边和底层基片集成波导平行。平行四边中心距离基片底边距离为：6.76mm。但是对于本领域技术人员来说耦合槽可以为矩形、圆形、椭圆，或者封闭的不规则形状。

然后将上下两层基片集成波导紧密的贴合在一起，形成一个完整的弯折形的波导，馈入的电磁波首先从左往右数第一个上层基片集成波导的底部传输到顶部，然后通过耦合槽耦合到下层基片集成波导的顶部，然后通过下层基片集成波导传输到下层基片集成波导的底部，再通过耦合槽耦合到从左往右数第二个上层基片集成波导的底部，依次循环往复。其结构如图1所示，图一中左上为上层表层覆铜层(1-6)，右上为上层底层覆铜层(1-7)，右下为下层表层覆铜层(1-8)，左下为下层底层覆铜层(1-9)。

图2为天线的垂直截面分布示意图。从上到下依次为：上层表层覆铜层(1-6)、上层介质层(1-10)、上层底层覆铜层(1-7)、下层表层覆铜层(1-8)、下层介质层(1-11)、下层底层覆铜层(1-9)。上层基片集成波导中的金属过孔(1-12)穿过上层介质层，连接上层表层覆铜层和上层底层覆铜层。上层基片集成波导中的金属过孔穿过下层介质层，连接下层表层覆铜层和下层底层覆铜层。

图3为天线的扫描角度，可以看到在比较小的带宽下，可以实现较大角度的扫描。扫描角度从-58°到49°,对应的频率范围为：12.75GHz到13.6GHz。带宽仅为6.45%。

图4为天线的增益，在本实施例中，在整个的工作频率范围内，天线的最大的增益可以达到14.3dBi。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种基于双层基片集成的漏波天线，其特征在于，包括上下两层基片，所述的基片皆为两层覆铜层中间夹有介质层的结构，上层基片包括上层表层覆铜层、上层介质层、上层底层覆铜层；设有多排平行金属过孔贯穿上层基片，形成多排上表面为矩形的波导腔体，即上层基片集成波导；

下层基片包括下层表层覆铜层、下层介质层、下层底层覆铜层；设有多排平行金属过孔贯穿下层基片，形成多排上表面为平行四边形的波导腔体，即下层基片集成波导；

上层底层覆铜层及下层表层覆铜层相应位置分别设有耦合槽，将上下两层基片耦合；

上层表层覆铜设有多排辐射槽。

2.根据权利要求1所述的漏波天线，其特征在于：所述的辐射槽的长度为漏波天线中心频率的半个波长，沿上层基片集成波导的中心线等间距均匀分布。

3.根据权利要求1所述的漏波天线，其特征在于：所述的下层基片集成波导和上层基片集成波导的中心线相交组成的锐角等于两倍的上层集成波导的宽度除以上层集成波导的长度的反正切函数。

4.根据权利要求1所述的漏波天线，其特征在于：所述的介质层为PTFE材质。

5.根据权利要求1所述的漏波天线，其特征在于：所述的耦合槽的高为漏波天线中心频率的半个波长，距离基片底边为四分之一个波长。