CN217387537U - 一种波导喇叭天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及天线技术领域，特别是涉及一种波导喇叭天线，包括介质基板和设置在所述介质基板上的喇叭天线，所述喇叭天线由矩形波导扩展窄边和/或宽边形成；所述介质基板上表面设置微带线和贴片辐射单元，所述微带线与所述贴片辐射单元之间通过阻抗变换线连接，所述贴片辐射单元位于所述喇叭天线的矩形波导的内部；所述喇叭天线的矩形波导的窄边上形成有馈电槽，所述馈电槽位于所述微带线的上方，所述贴片辐射单元能够将微带线上的微波信号以圆极化方式辐射传输。本实用新型通过在喇叭天线窄边中心处馈入微波信号，减少了喇叭天线的加工难度，同时改变贴片辐射单元的结构，使得微波信号能够通过喇叭天线向外辐射。

Description

一种波导喇叭天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，特别是涉及一种波导喇叭天线。

背景技术

4D成像雷达，一般具有较高的水平分辨率和垂直分辨率，要增加角度分辨率需要天线具有很大的口径，一般可通过增加收发天线个数来增加角度分辨率。在实际应用中，多采用芯片级联方式来为系统提供更多的收发天线通道。然而，由于收发通道多，天线与天线之间的间距又不能随意改动，这样会导致天线布局走线困难。以往的天线设计常在宽边进行馈电，宽边馈电的缺点在于占用面积大，走线不灵活。窄边馈电方式一般也会采用中心侧偏移或者差分微带线馈入的方式，窄边中心侧偏移馈电受制于波导加工难度高（不适合批量化生产），差分线馈电适合于芯片本身出来的信号是差分信号，对于单端信号电路并不适用。

发明内容

本实用新型提供了一种波导喇叭天线，解决了至少一个现有技术中存在的技术问题。

本实用新型采用了如下技术方案：一种波导喇叭天线，包括介质基板和设置在所述介质基板上的喇叭天线，所述喇叭天线由矩形波导扩展窄边和/或宽边形成；

所述介质基板上表面设置微带线和贴片辐射单元，所述微带线与所述贴片辐射单元之间通过阻抗变换线连接，所述贴片辐射单元位于所述喇叭天线的矩形波导的内部；

所述喇叭天线的矩形波导的窄边上形成有馈电槽，所述馈电槽位于所述微带线的上方，所述贴片辐射单元能够将微带线上的微波信号以圆极化方式辐射传输。

进一步地，所述贴片辐射单元的形状为切除一组对角的矩形，所述阻抗变换线与所述贴片辐射单元的连接点位于矩形任意一边的中点。

进一步地，所述贴片辐射单元的形状为长方形，所述阻抗变换线与所述贴片辐射单元的连接点位于长方形的任意一个角。

进一步地，所述贴片辐射单元的形状为正方形，所述贴片辐射单元上设置缝隙槽，所述缝隙槽与所述阻抗变换线呈夹角设置。

进一步地，所述阻抗变换线与所述贴片辐射单元的连接点位于正方形的任意一个角或正方形任意一边的中点。

进一步地，所述介质基板的上表面和下表面均设置有接地层，所述微带线、贴片辐射单元和阻抗变换线均与位于上表面的接地层之间留有间隙。

进一步地，所述介质基板上贯穿设置有多个金属过孔，多个所述金属过孔围绕所述微带线、贴片辐射单元和阻抗变换线设置。

进一步地，所述馈电槽上设置有倒角。

进一步地，所述微带线的阻值小于所述阻抗变换线的阻值。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过喇叭天线的窄边将微带线中心馈入，减少喇叭天线的加工难度，同时改变贴片辐射单元的结构，将输入信号圆极化，改变信号的传输模式。本实用新型通过喇叭天线窄边馈电，从而具有占用电路板面积小，结构紧凑的优点，适用于4D雷达多通道设计。通过喇叭天线与介质基板分离式设计，只要调节喇叭尺寸，即可得到不同增益的喇叭天线。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的俯视图。

图3是本实用新型介质基板的结构示意图。

图4是本实用新型贴片辐射单元的示意图之一。

图5是本实用新型贴片辐射单元的示意图之二。

图6是本实用新型贴片辐射单元的示意图之三。

图7是本实用新型仿真结果图。

图8是本实用新型喇叭天线方向图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的实施例中，图1是根据本实用新型毫米波雷达天线提供的结构示意图，图2是图1俯视方向的示意图。如图1和图2所示所示，本实用新型包括从下至上依次设置的介质基板1和由矩形波导扩展窄边b和/或宽边a形成的喇叭天线7，图中示意的为扩展矩形波导的窄边b获得的喇叭天线。

所述介质基板1上表面设置微带线和贴片辐射单元，所述微带线3与所述贴片辐射单元5之间通过阻抗变换线4连接，所述贴片辐射单元5位于所述喇叭天线7的矩形波导的内部。

所述喇叭天线7的矩形波导的窄边b上设置有馈电槽9，所述馈电槽9位于所述微带线的上方，所述贴片辐射单元5能够将微带线3上输入的微波信号以圆极化方式传输，当圆极化方式产生的电场分量方向与波导内部传输的电场方向一致时，信号便可通过喇叭天线向外辐射。所述馈电槽上设置有倒角8，设置倒角8能够方便喇叭天线的加工。

具体的，所述介质基板1的上表面和下表面均设置有接地层2，所述微带线3、贴片辐射单元5和阻抗变换线4均与位于上表面的接地层2之间留有间隙，接地层2的材质可以采用金属铜。为保证所述微带线3、贴片辐射单元5和阻抗变换线4均与位于上表面的接地层2之间留有间隙，如图3所示，位于上表面的接地层2设置有间隙槽10和矩形槽11，所述间隙槽10与所述矩形槽11连通。微带线3设置在所述间隙槽10内，贴片辐射单元5设置在所述矩形槽11内。所述微带线3的一端延伸至所述介质基板1的边缘，所述微带线3的另一端与所述阻抗变换线4的一端连接，所述阻抗变换线4的另一端与所述贴片辐射单元5连接。需要注意的事，阻抗变换线4一部分处于间隙槽10，另一部分处于矩形槽11。

所述贴片辐射单元5位于所述喇叭天线7的矩形波导的内部，其中，所述微带线3的阻值为50Ω。所述介质基板1上贯穿设置有多个金属过孔6，多个所述金属过孔6围绕所述微带线3、贴片辐射单元5和阻抗变换线4设置，具体的是围绕所述间隙槽10和矩形槽11设置，金属过孔6连通介质基板1上表面与下表面的接地层2。所述微带线3的阻值小于所述阻抗变换线4的阻值。

所述喇叭天线7的矩形波导的大小与所述矩形槽11的大小相等。当两者大小相等时，能够有效提高安装时喇叭天线的定位精准度，其次，大小相等的矩形槽和矩形波导能够有效避免贴片辐射单元与接地金属层接触造成短路。

其中，微带线3、贴片辐射单元5和喇叭天线7的模式分别是准TEM传输模式、TM基波谐振模式和TE基波传输模式。利用TM基波谐振模式可以高效地交换准TEM传输模式和TE基波传输模式，实现信号的低损耗传输。微波信号从微带线3中进入，通过贴片辐射单元5进行模式转换，再通过喇叭天线进行辐射。

本实用新型通过喇叭天线的窄边中心处馈入微波信号，减少喇叭天线的加工难度，同时改变贴片辐射单元的结构，将输入信号以圆极化方式辐射，使得信号模式转换为能够在波导喇叭中传输模式。本实用新型通过喇叭天线窄边侧馈电，从而具有占用电路板面积小，结构紧凑的优点，适用于4D雷达多通道设计。通过喇叭天线与介质基板分离式设计，只要调节喇叭尺寸，即可得到不同增益的喇叭天线。

在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，所述贴片辐射单元5的形状为切除一组对角的矩形，所述阻抗变换线4与所述贴片辐射单元5的连接点位于矩形任意一边的中点，需要注意的是，该中点指的是矩形对角切除前的边的中点，而非切除后的边的中点。本实施例中通过对贴片辐射单元5进行对角边切角处理，即可实现微带到波导的模式转换。除了本例的实施例外，其它方式也可以实现微带到波导模式的转换。

如图4所示，所述贴片辐射单元5的形状为长方形，所述阻抗变换线4与所述贴片辐射单元5的连接点位于长方形的任意一个角。馈电点位于贴片的各个顶角。

如图5和图6所示，所述贴片辐射单元5的形状为正方形，所述贴片辐射单元5上设置缝隙槽12，所述缝隙槽12与所述阻抗变换线4呈夹角设置，所述夹角为45°，缝隙槽12用于将微波信号圆极化。45°夹角能够激发贴片辐射单元5的模式，从而实现信号模式的转化，具体的，图5中的实施例，所述阻抗变换线4与所述贴片辐射单元5的连接点位于正方形的任意一个角。馈电点位于贴片辐射单元5的各个顶角。图6中的实施例，所述阻抗变换线4与所述贴片辐射单元5的连接点位于正方形任意一边的中点。此时，馈电点位于贴片辐射单元5各边的中点。

如图7所示，图7为喇叭天线的S参数图，横、纵坐标分别表示频率（GHz）和损耗（dB），从图示结果看，回波损耗≤-20dB的带宽约为7.14GHz，表明该天线具有很宽的工作带宽。

如图8所示，从图8可看到波导喇叭天线的方位面和俯仰面的增益，最大增益值在Theta=0°，为11.3dBi。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种波导喇叭天线，其特征在于，包括介质基板（1）和设置在所述介质基板（1）上的喇叭天线（7），所述喇叭天线（7）由矩形波导扩展窄边（b）和/或宽边（a）形成；

所述介质基板（1）上表面设置微带线和贴片辐射单元，所述微带线（3）与所述贴片辐射单元（5）之间通过阻抗变换线（4）连接，所述贴片辐射单元（5）位于所述喇叭天线（7）的矩形波导的内部；

所述喇叭天线（7）的矩形波导的窄边（b）上形成有馈电槽（9），所述馈电槽（9）位于所述微带线的上方，所述贴片辐射单元（5）能够将微带线（3）上的微波信号以圆极化方式辐射传输。

2.如权利要求1所述的波导喇叭天线，其特征在于，所述贴片辐射单元（5）的形状为切除一组对角的矩形，所述阻抗变换线（4）与所述贴片辐射单元（5）的连接点位于矩形任意一边的中点。

3.如权利要求1所述的波导喇叭天线，其特征在于，所述贴片辐射单元（5）的形状为长方形，所述阻抗变换线（4）与所述贴片辐射单元（5）的连接点位于长方形的任意一个角。

4.如权利要求1所述的波导喇叭天线，其特征在于，所述贴片辐射单元（5）的形状为正方形，所述贴片辐射单元（5）上设置缝隙槽（12），所述缝隙槽（12）与所述阻抗变换线（4）呈夹角设置。

5.如权利要求4所述的波导喇叭天线，其特征在于，所述阻抗变换线（4）与所述贴片辐射单元（5）的连接点位于正方形的任意一个角或正方形任意一边的中点。

6.如权利要求1所述的波导喇叭天线，其特征在于，所述介质基板（1）的上表面和下表面均设置有接地层（2），所述微带线（3）、贴片辐射单元（5）和阻抗变换线（4）均与位于上表面的接地层（2）之间留有间隙。

7.如权利要求6所述的波导喇叭天线，其特征在于，所述介质基板（1）上贯穿设置有多个金属过孔（6），多个所述金属过孔（6）围绕所述微带线（3）、贴片辐射单元（5）和阻抗变换线（4）设置。

8.如权利要求1所述的波导喇叭天线，其特征在于，所述馈电槽上设置有倒角（8）。

9.如权利要求1所述的波导喇叭天线，其特征在于，所述微带线（3）的阻值小于所述阻抗变换线（4）的阻值。

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