WO2015161445A1 - 多极化基片集成波导天线 - Google Patents

多极化基片集成波导天线 Download PDF

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etching groove
clad layer
layer
metallized
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程钰间
陈一
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华为技术有限公司
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    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
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    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
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    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to communication technologies, and in particular, to a multi-polarized substrate integrated waveguide antenna. Background technique
  • the transmission and reception of information depends on the antenna.
  • the antenna With the rapid development of large-capacity, multi-functional, and ultra-wideband integrated information systems, the amount of information carried on the same platform has greatly increased, and the number of antennas required has increased accordingly. This contradicts the development trend that requires the antenna to reduce the overall cost of the integrated information system, reduce the weight, reduce the radar cross section of the platform, and achieve good electromagnetic compatibility.
  • the emergence of multi-polarized antennas can effectively solve this contradiction, which can dynamically change the polarization of its operation according to the needs of practical applications, thereby providing polarization diversity to resist multipath fading and increase channel capacity.
  • Embodiments of the present invention provide a multi-polarized substrate integrated waveguide antenna to solve the problem of reduced feed efficiency when using a microstrip line feed to cause high frequency applications.
  • an embodiment of the present invention provides a multi-polarized substrate integrated waveguide antenna, wherein the antenna has a multi-layer structure, and includes, from top to bottom, a first metal copper-clad layer, a first dielectric layer, and a second metal. a copper-clad layer, a second dielectric layer, and a third metal-clad layer, wherein the first dielectric layer and the second dielectric layer are each provided with a metallized through hole, the first metal copper layer and the An etching groove is provided on each of the second metal copper layers.
  • the first dielectric layer is provided with two columns of first metallized through holes parallel to each other, and the two columns of first metallized through holes Connecting the first metal copper-clad layer and the second metal copper-clad layer, forming a first dielectric waveguide in the first dielectric layer; forming a row of second metallized via holes on the first dielectric layer Second metallized through hole And being perpendicular to the two rows of first metallized vias, and adjacent to one ends of the two rows of first metallized vias, forming a first short-circuit surface in the first dielectric layer;
  • the second dielectric layer is provided with two rows of third metallized through holes parallel to each other, and the two rows of third metallized vias are connected to the second metal copper layer and the third metal copper layer.
  • the first center line between the two rows of first metallized through holes and the two columns The second centerline between the three metallized vias does not coincide in the vertical direction.
  • the first metal copper-clad layer is etched with a first longitudinal etching groove and a lateral etching groove, a first longitudinal etched trench is perpendicular to the first shorted surface, and the first longitudinal etched trench is located on a vertical projection of the first centerline on the first metal copper clad layer; Parallel to the first shorting surface;
  • the second metal copper clad layer is etched with a second longitudinal etched trench, the second longitudinal etched trench is perpendicular to the second shorted surface, and the second longitudinal etched trench is opposite the first longitudinal etched trench
  • the vertical projections on the second metal copper layer overlap.
  • the length of the first longitudinal etching groove, the length of the second longitudinal etching groove, and The length of the lateral etched trench is one-half of the wavelength of the waveguide of the first dielectric waveguide; the lateral etched trench and the vertical projection of the first short-circuited surface on the first metal-clad layer a distance that is one-half the wavelength of the waveguide of the first dielectric waveguide;
  • the distance between the vertical projections is one quarter of the waveguide wavelength of the second dielectric waveguide.
  • any one of the first to fifth aspects of the first aspect in a sixth possible implementation manner of the first aspect, is connected to the input of the dielectric waveguide to achieve a dual circular polarization mode of operation.
  • the first metal copper-clad layer is sequentially covered from bottom to top And a third dielectric layer and a fourth metal copper layer printed on the fourth metal copper layer with a patch antenna or a radiation unit for feeding through the first longitudinal etching groove and the lateral etching groove.
  • the multi-polarized substrate integrated waveguide antenna adopts a substrate integrated waveguide structure to realize a dual-line polarization working mode of the same frequency or dual frequency band, has good polarization isolation, and effectively solves the problem of using microstrip lines.
  • the feed causes a problem of reduced feed efficiency in high frequency applications.
  • FIG. 1 is a schematic structural view of a first embodiment of a multi-polarized substrate integrated waveguide antenna according to the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view of a first metal copper-clad layer and a first dielectric layer of the second embodiment of the multi-polarized substrate integrated waveguide antenna of the present invention; perspective;
  • FIG. 3 is a perspective view of a second metal copper clad layer and a second dielectric layer of the second embodiment of the multi-polarized substrate integrated waveguide antenna of the present invention
  • FIG. 4 is a schematic structural view of a third embodiment of a multi-polarized substrate integrated waveguide antenna according to the present invention
  • FIG. 5 is a schematic structural view of a fourth embodiment of the multi-polarized substrate integrated waveguide antenna of the present invention.
  • the multi-polarized substrate integrated waveguide antenna has a multi-layer structure, and includes, from top to bottom, a first metal cover. a copper layer 11, a first dielectric layer 21, a second metal copper layer 31, a second dielectric layer 41, and a third metal copper layer 51, wherein the first dielectric layer 21 and the second dielectric layer 41 are provided with a metal
  • the through holes, the first metal copper clad layer 11 and the second metal clad layer 31 are provided with etching grooves.
  • the electromagnetic field when the first dielectric waveguide is fed, the electromagnetic field is radiated only laterally from the first metal copper clad layer 11.
  • the electromagnetic field is radiated longitudinally from the first copper clad layer 11 to control the polarization state of the antenna.
  • the operating frequencies of different polarization states may be the same or different, and are not specifically limited herein.
  • all of the substrate integrated waveguide structures are used to realize the dual-line polarization working mode of the same frequency or dual frequency band, which has good polarization isolation, and effectively solves the problem of feeding in high frequency applications by using microstrip line feeding. The problem of reduced efficiency.
  • FIG. 2 is a perspective view of a first metal copper-clad layer and a first dielectric layer of a multi-polarized substrate integrated waveguide antenna according to Embodiment 2 of the present invention
  • FIG. 3 is a second embodiment of the multi-polarized substrate integrated waveguide antenna of the present invention
  • a bird's-eye view of the second metal copper layer and the second dielectric layer As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the first dielectric layer 21 is formed with two rows of first metallized through holes 22a and 22b which are parallel to each other.
  • a metallized via hole 22a and 22b connects the first metal copper clad layer 11 and the second metal copper clad layer 31, and a first dielectric waveguide is formed in the first dielectric layer 21; a first row is formed on the first dielectric layer 21.
  • Metallized vias 23, the second metallized vias 23 are perpendicular to the two columns of first metallized vias 22a and 22b, and are adjacent to one end of the two columns of first metallized vias 22a and 22b, in the first layer of dielectric
  • a first shorting surface 24 is formed in layer 21.
  • Two rows of third metallization vias 42a and 42b parallel to each other are formed on the second dielectric layer 41, and the second row of third metallization vias 42a and 42b are connected to the second metal copper layer 31 and the third metal copper layer 51, Forming a second dielectric waveguide in the second dielectric layer 41; forming a row of fourth metallization vias 43 on the second dielectric layer 41, the fourth metallization vias 43 and the two rows of third metallization vias 42a Both are perpendicular to 42b and are adjacent to one end of the two rows of third metallized vias 42a and 42b, and a second shorting surface 44 is formed in the second dielectric layer 41.
  • the first center line 25 between the two rows of first metallized through holes 22a and 22b and the second center line 45 between the two rows of third metallized through holes 42a and 42b do not coincide in the vertical direction;
  • the first metal etched layer 11 is etched with a first longitudinal etched trench 12 and a lateral etched trench 13 .
  • the first longitudinal etched trench 12 is perpendicular to the first shorted surface 24 and the first longitudinal etched trench 12 is located at the first centerline 25 .
  • the vertical projection 25' on the first metal copper layer 11 is; the lateral etching groove 13 is parallel to the first short surface 24.
  • a second longitudinal etching groove 32 is etched on the second metal copper layer 31, the second longitudinal etching groove 32 is perpendicular to the second short surface 44, and the second longitudinal etching groove 32 and the first longitudinal etching groove 12 are in the second metal coating.
  • the vertical projections 12' on the copper layer 31 coincide.
  • the second longitudinal etching groove 32 on the second metal copper-clad layer 31 and the vertical projection 12 of the first longitudinal etching groove 12 on the second metal copper-clad layer 31 'coincidence while the first longitudinal etched trench 12 is located on the vertical projection 25' of the first centerline 25 on the first metal copper clad layer 11, so that the second longitudinal etched trench 32 is located just above the first centerline 25 in the second
  • the second longitudinal etching groove 32 overlaps the first center line 25 in the vertical direction, and the two are perfectly isolated, and the energy does not enter the second medium through the second longitudinal etching groove 32.
  • the first longitudinal etched trench 12 on the first copper-clad layer 11 is also located on the vertical projection 25' of the first centerline 25 on the first metal-clad layer 11, so that the first longitudinal etched trench 12 The energy cannot be radiated; at this time, the electromagnetic field is radiated only from the lateral etching groove 13 on the first metal copper layer 11.
  • the second longitudinal etched trench 32 on the second metal copper clad layer 31 cuts the surface current, energy is coupled into the first dielectric waveguide, and is etched from the first longitudinal direction on the first copper clad layer 11.
  • the groove 12 is radiated; at this time, the lateral etching groove 13 has no radiation.
  • the polarization state of the antenna can be controlled by the above method.
  • the operating frequency of the first polarization state and the operating frequency of the second polarization state may be the same or different, and are not specifically limited herein.
  • all of the substrate integrated waveguide structures are used to realize the dual-line polarization working mode of the same frequency or dual frequency band, which has good polarization isolation, and effectively solves the problem of feeding in high frequency applications by using microstrip line feeding. The problem of reduced efficiency.
  • the length of the first longitudinal etching groove 12 and the length of the second longitudinal etching groove 32 And the length of the lateral etching groove 13 is one-half of the waveguide wavelength of the first dielectric waveguide; the distance L1 between the lateral etching groove 13 and the vertical projection 24' of the first short-circuit surface 24 on the first metal copper-clad layer 11 1 ⁇ 2 of the waveguide wavelength of the first dielectric waveguide; the distance L2 between the midpoint 32a of the second longitudinal etched trench 32 and the vertical projection 44' of the second shorted surface 44 on the second metal copper clad layer 31 It is a quarter of the wavelength of the waveguide of the second dielectric waveguide.
  • the length of the first longitudinal etching groove 12, the length of the second longitudinal etching groove 32, and the length of the lateral etching groove 13 are related to the waveguide wavelength of the first dielectric waveguide, and when these lengths are determined, the corresponding first is obtained.
  • the waveguide wavelength of the dielectric waveguide may also be a desired waveguide wavelength of the first dielectric waveguide, and the length of the first longitudinal etching groove 12, the length of the second longitudinal etching groove 32, and the length of the lateral etching groove 13 are adjusted. Into the corresponding length.
  • Embodiment 3 is a schematic structural diagram of Embodiment 3 of a multi-polarized substrate integrated waveguide antenna according to the present invention. As shown in FIG. 4, the apparatus of this embodiment is further improved on the basis of the device structure shown in FIG. 90 degree coupler 61 to achieve dual circular polarization mode of operation
  • FIG. 5 is a schematic structural view of a fourth embodiment of a multi-polarized substrate integrated waveguide antenna according to the present invention.
  • the device of the embodiment is further based on the structure of the device shown in FIG.
  • the second copper layer 71 and the fourth metal copper layer 81 are sequentially covered from the bottom to the top of the copper clad layer 11, and the patch antenna 82 or the radiating unit 83 is printed on the fourth metal copper clad layer 81 to pass the first
  • the longitudinal etched trench 12 and the lateral etched trench 13 are fed.
  • the disclosed apparatus and method may be implemented in other manners.
  • the device embodiments described above are merely illustrative.
  • the division of the unit is only a logical function division.
  • there may be another division manner for example, multiple units or components may be combined or Can be integrated into another system, or some features can be ignored, or not executed.
  • the coupling or direct coupling or communication connection shown or discussed may be an indirect coupling or communication connection through some interface, device or unit, and may be electrical, mechanical or otherwise.
  • the unit described as a separate component may or may not be physically separated, and the component displayed as a unit may or may not be a physical unit, that is, may be located in one place. Square, or it can be distributed to multiple network elements. Some or all of the units may be selected according to actual needs to achieve the purpose of the solution of the embodiment.
  • each functional unit in each embodiment of the present invention may be integrated into one processing unit, or each unit may exist physically separately, or two or more units may be integrated into one unit.
  • the above integrated unit can be implemented in the form of hardware.

Abstract

本发明实施例提供一种多极化基片集成波导天线。本发明多极化基片集成波导天线，天线为多层结构，从上到下依次包括：第一金属覆铜层、第一介质层、第二金属覆铜层、第二介质层以及第三金属覆铜层，其中，所述第一介质层和所述第二介质层上均设置有金属化通孔，所述第一金属覆铜层和所述第二金属覆铜层上均设置有蚀刻槽。本发明实施例解决采用微带线馈电导致高频应用时馈电效率下降的问题。

Description

多极化基片集成波导天线
技术领域
本发明实施例涉及通信技术， 尤其涉及一种多极化基片集成波导天线。 背景技术
在各种无线通信和雷达系统中， 信息的发射与接受均依赖于天线。 随着 大容量、 多功能、 超宽带综合信息系统的迅猛发展， 同一平台上搭载的信息 数量大大增加， 需要的天线数目也相应地增多。 这与要求天线降低综合信息 系统整体成本、 减轻重量、 减小平台雷达散射截面、 实现良好电磁兼容特性 等的发展趋势相矛盾。 多极化天线的出现可以有效地解决这一矛盾， 其可以 根据实际应用的需求动态地改变其工作的极化方式， 从而提供极化分集以对 抗多径衰落和增加信道容量。
现有的定向耦合馈电低轮廓背腔圆极化天线 （专利 CN200710156825.2) 由于电路结构和尺寸的原因， 需采用微带线馈电， 导致高频应用时馈电效率 下降。 发明内容
本发明实施例提供一种多极化基片集成波导天线， 以解决采用微带线馈 电导致高频应用时馈电效率下降的问题。
第一方面， 本发明实施例提供一种多极化基片集成波导天线， 所述天线 为多层结构， 从上到下依次包括： 第一金属覆铜层、 第一介质层、 第二金属 覆铜层、 第二介质层以及第三金属覆铜层， 其中， 所述第一介质层和所述第 二介质层上均设置有金属化通孔， 所述第一金属覆铜层和所述第二金属覆铜 层上均设置有蚀刻槽。
结合第一方面， 在第一方面的第一种可能的实现方式中， 所述第一介质 层上设置有两列相互平行的第一金属化通孔， 所述两列第一金属化通孔连接 所述第一金属覆铜层和第二金属覆铜层， 在所述第一层介质层中形成第一介 质波导； 所述第一介质层上形成一排第二金属化通孔， 所述第二金属化通孔 与所述两列第一金属化通孔均垂直， 且与所述两列第一金属化通孔的一端靠 近， 在所述第一层介质层中形成第一短路面；
所述第二介质层上设置有两列相互平行的第三金属化通孔， 所述两列第 三金属化通孔连接所述第二金属覆铜层和第三金属覆铜层， 在所述第二层介 质层中形成第二介质波导； 所述第二介质层上形成一排第四金属化通孔， 所 述第四金属化通孔与所述两列第三金属化通孔均垂直， 且与所述两列第三金 属化通孔的一端靠近， 在所述第二层介质层中形成第二短路面。
结合第一方面的第一种可能的实现方式， 在第一方面的第二种可能的实 现方式中， 所述两列第一金属化通孔之间的第一中心线与所述两列第三金属 化通孔之间的第二中心线在竖直方向上不重合。
结合第一方面的第二种可能的实现方式， 在第一方面的第三种可能的实 现方式中， 所述第一金属覆铜层上蚀刻有第一纵向蚀刻槽和横向蚀刻槽， 所 述第一纵向蚀刻槽与所述第一短路面垂直， 且所述第一纵向蚀刻槽位于所述 第一中心线在所述第一金属覆铜层上的竖直投影上； 所述横向蚀刻槽与所述 第一短路面平行；
所述第二金属覆铜层上蚀刻有第二纵向蚀刻槽， 所述第二纵向蚀刻槽与 所述第二短路面垂直， 且所述第二纵向蚀刻槽与所述第一纵向蚀刻槽在所述 第二金属覆铜层上的竖直投影重合。
结合第一方面的第三种可能的实现方式， 在第一方面的第四种可能的实 现方式中， 调整所述第一纵向蚀刻槽的长度、 所述第二纵向蚀刻槽的长度以 及所述第二纵向蚀刻槽的中点与所述第二短路面在所述第二金属覆铜层上的 竖直投影之间的距离， 以控制第一极化状态的工作频率；
调整所述横向蚀刻槽与所述第一短路面在所述第一金属覆铜层上的垂直 投影之间的距离， 以控制第二极化状态的工作频率。
结合第一方面的第三种或第四种可能的实现方式， 第一方面的第五种可 能的实现方式中， 所述第一纵向蚀刻槽的长度、 所述第二纵向蚀刻槽的长度 以及所述横向蚀刻槽的长度为所述第一介质波导的波导波长的二分之一； 所述横向蚀刻槽与所述第一短路面在所述第一金属覆铜层上的垂直投影 之间的距离为所述第一介质波导的波导波长的二分之一；
所述第二纵向蚀刻槽的中点与所述第二短路面在所述第二金属覆铜层上 的竖直投影之间的距离为所述第二介质波导的波导波长的四分之一。
结合第一方面、 第一方面的第一种至第五种中任一种可能的实现方式， 第一方面的第六种可能的实现方式中， 在所述第一介质波导与所述第二介质 波导的输入处接一 90度耦合器， 以实现双圆极化的工作模式。
结合第一方面的第三种至第五种中任一种可能的实现方式， 第一方面的 第七种可能的实现方式中， 在所述第一金属覆铜层上从下到上依次覆盖第三 介质层和第四金属覆铜层， 在所述第四金属覆铜层上印制有贴片天线或辐射 单元， 以通过所述第一纵向蚀刻槽和所述横向蚀刻槽馈电。
本发明实施例多极化基片集成波导天线， 全部采用基片集成波导结构， 实现同一频率或双频段的双线极化的工作方式， 具有良好的极化隔离度， 有 效解决采用微带线馈电导致高频应用时馈电效率下降的问题。 附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍， 显而易见地， 下 面描述中的附图是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在 不付出创造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。
图 1为本发明多极化基片集成波导天线实施例一的结构示意图； 图 2为本发明多极化基片集成波导天线实施例二的第一金属覆铜层和第 一介质层的俯瞰透视图；
图 3为本发明多极化基片集成波导天线实施例二的第二金属覆铜层和第 二介质层的俯瞰透视图；
图 4为本发明多极化基片集成波导天线实施例三的结构示意图； 图 5为本发明多极化基片集成波导天线实施例四的结构示意图。 具体实施方式 为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发 明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获 得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
图 1 为本发明多极化基片集成波导天线实施例一的结构示意图， 如图 1 所示， 多极化基片集成波导天线为多层结构， 从上到下依次包括： 第一金属 覆铜层 11、 第一介质层 21、 第二金属覆铜层 31、 第二介质层 41以及第三金 属覆铜层 51， 其中， 第一介质层 21 和第二介质层 41 上均设置有金属化通 孔， 第一金属覆铜层 11和第二金属覆铜层 31上均设置有蚀刻槽。
本实施例的天线， 第一介质波导馈电时， 电磁场只会从第一金属覆铜层 11横向辐射出去。 第二介质波导馈电时， 电磁场从第一金属覆铜层 11上的 纵向辐射出去， 以控制天线的极化状态。 并且， 不同极化状态的工作频率可 以相同也可是不同的， 此处不做具体限定。
本实施例， 全部采用基片集成波导结构， 实现同一频率或双频段的双线 极化的工作方式， 具有良好的极化隔离度， 有效解决采用微带线馈电导致高 频应用时馈电效率下降的问题。
图 2为本发明多极化基片集成波导天线实施例二的第一金属覆铜层和第 一介质层的俯瞰透视图， 图 3为本发明多极化基片集成波导天线实施例二的 第二金属覆铜层和第二介质层的俯瞰透视图， 图 2和图 3结合来看， 第一介 质层 21上形成两列相互平行的第一金属化通孔 22a和 22b， 两列第一金属化 通孔 22a和 22b连接第一金属覆铜层 11和第二金属覆铜层 31， 在第一层介质 层 21中形成第一介质波导； 第一介质层 21上形成一排第二金属化通孔 23， 第二金属化通孔 23与两列第一金属化通孔 22a和 22b均垂直， 且与两列第一 金属化通孔 22a和 22b的一端靠近， 在第一层介质层 21 中形成第一短路面 24。
第二介质层 41上形成两列相互平行的第三金属化通孔 42a和 42b， 两列 第三金属化通孔 42a和 42b连接第二金属覆铜层 31和第三金属覆铜层 51， 在 第二层介质层 41中形成第二介质波导； 第二介质层 41上形成一排第四金属 化通孔 43， 第四金属化通孔 43与所述两列第三金属化通孔 42a和 42b均垂 直， 且与两列第三金属化通孔 42a和 42b的一端靠近， 在第二层介质层 41中 形成第二短路面 44。
两列第一金属化通孔 22a和 22b之间的第一中心线 25与两列第三金属化 通孔 42a和 42b之间的第二中心线 45在竖直方向上不重合； 第一金属覆铜层 11上蚀刻有第一纵向蚀刻槽 12和横向蚀刻槽 13， 第一 纵向蚀刻槽 12与第一短路面 24垂直， 且第一纵向蚀刻槽 12位于第一中心线 25在第一金属覆铜层 11上的竖直投影 25 '上； 横向蚀刻槽 13与第一短路面 24平行。
第二金属覆铜层 31上蚀刻有第二纵向蚀刻槽 32， 第二纵向蚀刻槽 32与 第二短路面 44垂直， 且第二纵向蚀刻槽 32与第一纵向蚀刻槽 12在第二金属 覆铜层 31上的竖直投影 12'重合。
调整第一纵向蚀刻槽 12的长度、 第二纵向蚀刻槽 32的长度以及第二纵 向蚀刻槽 32的中点 32a与第二短路面 44在第二金属覆铜层 31上的竖直投影 44'之间的距离 L2, 以控制第一极化状态的工作频率； 调整横向蚀刻槽 13与 第一短路面 24在第一金属覆铜层 11上的垂直投影 24'之间的距离 L1 , 以控 制第二极化状态的工作频率。
本实施例的天线， 第一介质波导馈电时， 第二金属覆铜层 31 上的第二 纵向蚀刻槽 32与第一纵向蚀刻槽 12在第二金属覆铜层 31上的竖直投影 12' 重合， 而第一纵向蚀刻槽 12位于第一中心线 25在第一金属覆铜层 11上的竖 直投影 25'上， 因此第二纵向蚀刻槽 32正好位于第一中心线 25在第二金属覆 铜层 31上的竖直投影上， 第二纵向蚀刻槽 32与第一中心线 25在竖直方向上 重叠， 二者完美隔离， 能量不会通过第二纵向蚀刻槽 32 进入第二介质波 导； 同时， 第一金属覆铜层 11上的第一纵向蚀刻槽 12也位于第一中心线 25 在第一金属覆铜层 11上的竖直投影 25'上， 因此第一纵向蚀刻槽 12无法辐射 能量； 此时， 电磁场只会从第一金属覆铜层 11 上的横向蚀刻槽 13 辐射出 去。 第二介质波导馈电时， 第二金属覆铜层 31上的第二纵向蚀刻槽 32切割 表面电流， 能量耦合进入第一介质波导， 并从第一金属覆铜层 11 上的第一 纵向蚀刻槽 12辐射出去； 此时横向蚀刻槽 13无辐射作用。 通过上述方法可 以控制天线的极化状态， 第一极化状态的工作频率和第二极化状态的工作频 率可以相同或者不相同， 此处不做具体限定。
本实施例， 全部采用基片集成波导结构， 实现同一频率或双频段的双线 极化的工作方式， 具有良好的极化隔离度， 有效解决采用微带线馈电导致高 频应用时馈电效率下降的问题。
进一歩的， 上述第一纵向蚀刻槽 12的长度、 第二纵向蚀刻槽 32的长度 以及横向蚀刻槽 13 的长度为第一介质波导的波导波长的二分之一； 横向蚀 刻槽 13与第一短路面 24在第一金属覆铜层 11上的垂直投影 24'之间的距离 L1 为第一介质波导的波导波长的二分之一； 第二纵向蚀刻槽 32 的中点 32a 与第二短路面 44在第二金属覆铜层 31上的竖直投影 44'之间的距离 L2为第 二介质波导的波导波长的四分之一。
具体来讲， 第一纵向蚀刻槽 12的长度、 第二纵向蚀刻槽 32的长度以及 横向蚀刻槽 13 的长度与第一介质波导的波导波长相关， 当这些长度确定后 即可得到相应的第一介质波导的波导波长， 也可以是希望的到什么样的第一 介质波导的波导波长， 就将第一纵向蚀刻槽 12的长度、 第二纵向蚀刻槽 32 的长度以及横向蚀刻槽 13的长度调整成相应的长度。 横向蚀刻槽 13与第一 短路面 24在第一金属覆铜层 11上的垂直投影 24'之间的距离 Ll、 第二纵向 蚀刻槽 32的中点 32a与第二短路面 44在第二金属覆铜层 31上的竖直投影 44' 之间的距离 L2的确定， 与上述原理同理。
图 4为本发明多极化基片集成波导天线实施例三的结构示意图， 如图 4 所示， 本实施例的装置在图 1所示装置结构的基础上， 进一歩地， 还可以包 括： 90度耦合器 61， 以实现天线的双圆极化的工作模式
图 5为本发明多极化基片集成波导天线实施例四的结构示意图， 如图 5 所示， 本实施例的装置在图 1所示装置结构的基础上， 进一歩地， 在第一金 属覆铜层 11上从下到上依次覆盖第三介质层 71和第四金属覆铜层 81， 在第 四金属覆铜层 81上印制有贴片天线 82或辐射单元 83， 以通过第一纵向蚀刻 槽 12和横向蚀刻槽 13馈电。
在本发明所提供的几个实施例中， 应该理解到， 所揭露的装置和方法， 可以通过其它的方式实现。 例如， 以上所描述的装置实施例仅仅是示意性 的， 例如， 所述单元的划分， 仅仅为一种逻辑功能划分， 实际实现时可以有 另外的划分方式， 例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系 统， 或一些特征可以忽略， 或不执行。 另一点， 所显示或讨论的相互之间的 耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口， 装置或单元的间接耦合或 通信连接， 可以是电性， 机械或其它的形式。
所述该作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的， 作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元， 即可以位于一个地 方， 或者也可以分布到多个网络单元上。 可以根据实际的需要选择其中的部 分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外， 在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元 中， 也可以是各个单元单独物理存在， 也可以两个或两个以上单元集成在一 个单元中。 上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现。
本领域技术人员可以清楚地了解到， 为描述的方便和简洁， 仅以上述各 功能模块的划分进行举例说明， 实际应用中， 可以根据需要而将上述功能分 配由不同的功能模块完成， 即将装置的内部结构划分成不同的功能模块， 以 完成以上描述的全部或者部分功能。 上述描述的装置的具体工作过程， 可以 参考前述方法实施例中的对应过程， 在此不再赘述。
最后应说明的是： 以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对 其限制； 尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通 技术人员应当理解： 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修 改， 或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替 换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种多极化基片集成波导天线， 其特征在于， 所述天线为多层结 构， 从上到下依次包括： 第一金属覆铜层、 第一介质层、 第二金属覆铜层、 第二介质层以及第三金属覆铜层， 其中， 所述第一介质层和所述第二介质层 上均设置有金属化通孔， 所述第一金属覆铜层和所述第二金属覆铜层上均设 置有蚀刻槽。
2、 根据权利要求 1 所述的天线， 其特征在于， 所述第一介质层上设置 有两列相互平行的第一金属化通孔， 所述两列第一金属化通孔连接所述第一 金属覆铜层和第二金属覆铜层， 在所述第一层介质层中形成第一介质波导； 所述第一介质层上形成一排第二金属化通孔， 所述第二金属化通孔与所述两 列第一金属化通孔均垂直， 且与所述两列第一金属化通孔的一端靠近， 在所 述第一层介质层中形成第一短路面；
所述第二介质层上设置有两列相互平行的第三金属化通孔， 所述两列第 三金属化通孔连接所述第二金属覆铜层和第三金属覆铜层， 在所述第二层介 质层中形成第二介质波导； 所述第二介质层上形成一排第四金属化通孔， 所 述第四金属化通孔与所述两列第三金属化通孔均垂直， 且与所述两列第三金 属化通孔的一端靠近， 在所述第二层介质层中形成第二短路面。
3、 根据权利要求 2 所述的天线， 其特征在于， 所述两列第一金属化通 孔之间的第一中心线与所述两列第三金属化通孔之间的第二中心线在竖直方 向上不重合。
4、 根据权利要求 3 所述的天线， 其特征在于， 所述第一金属覆铜层上 蚀刻有第一纵向蚀刻槽和横向蚀刻槽， 所述第一纵向蚀刻槽与所述第一短路 面垂直， 且所述第一纵向蚀刻槽位于所述第一中心线在所述第一金属覆铜层 上的竖直投影上； 所述横向蚀刻槽与所述第一短路面平行；
所述第二金属覆铜层上蚀刻有第二纵向蚀刻槽， 所述第二纵向蚀刻槽与 所述第二短路面垂直， 且所述第二纵向蚀刻槽与所述第一纵向蚀刻槽在所述 第二金属覆铜层上的竖直投影重合。
5、 根据权利要求 4 所述的天线， 其特征在于， 调整所述第一纵向蚀刻 槽的长度、 所述第二纵向蚀刻槽的长度以及所述第二纵向蚀刻槽的中点与所 述第二短路面在所述第二金属覆铜层上的竖直投影之间的距离， 以控制第一 极化状态的工作频率；
调整所述横向蚀刻槽与所述第一短路面在所述第一金属覆铜层上的垂直 投影之间的距离， 以控制第二极化状态的工作频率。
6、 根据权利要求 4或 5所述的天线， 其特征在于， 所述第一纵向蚀刻槽 的长度、 所述第二纵向蚀刻槽的长度以及所述横向蚀刻槽的长度为所述第一 介质波导的波导波长的二分之一；
所述横向蚀刻槽与所述第一短路面在所述第一金属覆铜层上的垂直投影 之间的距离为所述第一介质波导的波导波长的二分之一；
所述第二纵向蚀刻槽的中点与所述第二短路面在所述第二金属覆铜层上 的竖直投影之间的距离为所述第二介质波导的波导波长的四分之一。
7、 根据权利要求 1~6 中任一项所述的天线， 其特征在于， 在所述第一 介质波导与所述第二介质波导的输入处接一 90度耦合器， 以实现双圆极化 的工作模式。
8、 根据权利要求 4~6 中任一项所述的天线， 其特征在于， 在所述第一 金属覆铜层上从下到上依次覆盖第三介质层和第四金属覆铜层， 在所述第四 金属覆铜层上印制有贴片天线或辐射单元， 以通过所述第一纵向蚀刻槽和所 述横向蚀刻槽馈电。
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