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一種去功分網絡的基片集成波導縫隙天線陣列

文檔序號:41261823發布日期:2025-03-14 12:33閱讀:43來源:國知局

本發明涉及射頻元件領域,特別涉及一種去功分網絡的基片集成波導縫隙天線陣列。


背景技術:

1、隨著第五、六代移動通信技術的發展,天線作為微波毫米波通信系統的關鍵輻射器件,其設計面臨著許多新的需求和挑戰,例如小型化、低損耗等要求。基片集成波導縫隙天線由于兼具平面導波結構與矩形波導結構的優點,在滿足結構緊湊易于加工的同時能實現較低的損耗,因此常用于高增益和波束掃描等場景應用。

2、然而,傳統基片集成波導縫隙天線的波束只能隨著頻率向前或向后掃描,在邊射方向上會產生增益惡化反射劇增的禁帶問題,使波束應用受到極大的限制。盡管通過在單元輻射縫隙附近加載短路通孔或互補縫隙就能實現禁帶抑制,但這類方法往往需要引入額外的過孔和縫隙設計,使得整體設計難度變大。同時,為了實現更高增益的二維波束,基片集成波導縫隙天線陣列多基于龐大而復雜的功分網絡,如多路y型功分器,拋物面反射面等,這將導致較大的饋電面積,不利于天線的小型化。少量基于多層孔縫耦合的基片集成波導縫隙陣列能解決這一問題,但仍需要引入復雜的孔縫與饋電設計,增加天線陣列整體設計的難度與損耗。


技術實現思路

1、針對現有技術的以上缺陷或改進需求,本發明提供一種去功分網絡的基片集成波導縫隙天線陣列,天線陣列結構緊湊,實現了天線的小型化以及二維siw(substrateintegrated?waveguide,基片集成波導)陣列去功分網絡設計。

2、為實現上述目的,本發明采用如下技術方案。

3、在一些實施例中,提供一種去功分網絡的基片集成波導縫隙天線陣列,所述天線陣列包括:

4、基板;

5、金屬層,位于所述基板的兩面;

6、金屬化過孔,貫穿所述基板,實現所述基板的兩面的金屬層的電連接;

7、輻射組件,所述輻射組件包括多個沿第一方向排布的輻射單元;

8、每個所述輻射單元包括基片集成波導雙t型結、兩個終端短路的siw腔體、中心縫隙、兩個交替縫隙陣列;

9、所述兩個終端短路的siw腔體、所述兩個交替縫隙陣列以所述中心縫隙沿第一方向的中心線為對稱軸對稱設置于所述中心縫隙的兩側;

10、每個所述交替縫隙陣列包括沿第二方向設置的多個縱向縫隙,所述多個縱向縫隙相對所述中心縫隙沿第一方向交替錯位,所述第二方向垂直于所述第一方向;

11、饋電組件,位于所述輻射組件沿第一方向的至少一端。

12、在一些實施例中,每個所述交替縫隙陣列包括沿第二方向設置的三個縱向縫隙,所述輻射組件包括六個沿第一方向排布的輻射單元。

13、在一些實施例中,所述饋電組件位于所述輻射組件沿第一方向的兩端,包括輸入端口與輸出端口,所述輸入端口和/或輸出端口包括基片集成波導。

14、在一些實施例中,所述輸入端口和/或輸出端口還包括微帶傳輸線;

15、或者所述輸入端口和/或輸出端口還包括微帶傳輸線和微帶過渡線。

16、在一些實施例中,所述饋電組件包括輸入端口,位于所述輻射組件沿第一方向的一端,所述輸入端口包括微帶傳輸線、微帶過渡線、基片集成波導;

17、所述輻射組件與所述輸入端口相對的另一端為短路面。

18、在一些實施例中,所述短路面通過金屬化過孔實現。

19、在一些實施例中,所述基板的介電常數為2.33,厚度為1.35mm;

20、基板每面的所述金屬層的厚度均為35μm;

21、所述金屬化過孔的直徑為1.1mm,間距為1.9mm。

22、在一些實施例中,所述輻射單元沿第一方向的陣列周期長度為25.8mm;

23、所述中心縫隙和縱向縫隙沿第二方向的的尺寸均為15mm,沿第一方向的尺寸均為3mm;

24、所述縱向縫隙相對所述中心縫隙沿第一方向交替錯位的中心偏移量為1mm;

25、加載每個縱向縫隙的siw單元結構沿第二方向的寬度均為22.8mm,每個中心縫隙對應的t型結的寬度為22.8mm。

26、在一些實施例中,所述微帶傳輸線為50ω饋線,微帶過渡線的長度與寬度分別為9mm與16mm,基片集成波導的長度為8.1mm。

27、在一些實施例中,所述天線陣列為漏波輻射,覆蓋頻率為5.2ghz~6.2ghz,波束掃描角度為-46°~0°;

28、或者,通過設置短路面,在5.8ghz頻率下實現邊射方向最大輻射,最大增益不小于19.6dbi,口徑效率大于80%。

29、相對于現有技術,本發明的有益效果為:一些實施例中通過在一維基片集成波導橫向縫隙天線兩側周期性加載雙t型結,并與等量的縱向縫隙基片集成波導腔體相連,實現了高增益的二維縫隙天線陣列。基于縱向縫隙基片集成波導腔體對天線陣列口徑場分布的整體調控,本發明一些實施例中設計了一款7×6(六個輻射單元,7個縫隙(6個縱向縫隙+1個中心縫隙))的基片集成波導縫隙天線陣列,實現了邊射輻射與前向波束掃描,在一些實施例中覆蓋頻率為5.2ghz~6.2ghz,波束掃描角度為-46°~0°,其邊射方向具有最大增益19.2dbi,在一些實施例中通過設置短路面,在5.8ghz頻率下實現邊射方向最大輻射,最大增益不小于19.6dbi,口徑效率達80%。本發明一些實施例中天線陣列結構緊湊,采用簡單的微帶線饋電,實現了天線的小型化以及二維siw陣列去功分網絡設計。



技術特征:

1.一種去功分網絡的基片集成波導縫隙天線陣列,其特征在于,所述天線陣列包括:

2.根據權利要求1所述的去功分網絡的基片集成波導縫隙天線陣列,其特征在于,每個所述交替縫隙陣列包括沿第二方向設置的三個縱向縫隙,所述輻射組件包括六個沿第一方向排布的輻射單元。

3.根據權利要求2所述的去功分網絡的基片集成波導縫隙天線陣列,其特征在于,所述饋電組件位于所述輻射組件沿第一方向的兩端,包括輸入端口與輸出端口,所述輸入端口和/或輸出端口包括基片集成波導。

4.根據權利要求3所述的去功分網絡的基片集成波導縫隙天線陣列,其特征在于,所述輸入端口和/或輸出端口還包括微帶傳輸線;

5.根據權利要求2所述的去功分網絡的基片集成波導縫隙天線陣列,其特征在于,所述饋電組件包括輸入端口,位于所述輻射組件沿第一方向的一端,所述輸入端口包括微帶傳輸線、微帶過渡線、基片集成波導;

6.根據權利要求5所述的去功分網絡的基片集成波導縫隙天線陣列,其特征在于,所述短路面通過金屬化過孔實現。

7.根據權利要求1-6任一項所述的去功分網絡的基片集成波導縫隙天線陣列,其特征在于,

8.根據權利要求7所述的去功分網絡的基片集成波導縫隙天線陣列,其特征在于,

9.根據權利要求4或5所述的去功分網絡的基片集成波導縫隙天線陣列,其特征在于,所述微帶傳輸線為50ω饋線,微帶過渡線的長度與寬度分別為9mm與16mm,基片集成波導的長度為8.1mm。

10.根據權利要求1所述的去功分網絡的基片集成波導縫隙天線陣列,其特征在于,所述天線陣列為漏波輻射,覆蓋頻率為5.2ghz~6.2ghz,波束掃描角度為-46°~0°;


技術總結
本發明公開一種去功分網絡的基片集成波導縫隙天線陣列,包括:基板;金屬層位于所述基板的兩面;金屬化過孔貫穿基板,實現基板的兩面的金屬層的電連接;輻射組件包括多個沿第一方向排布的輻射單元;每個輻射單元包括基片集成波導雙T型結、兩個終端短路的SIW腔體、中心縫隙、兩個交替縫隙陣列;兩個終端短路的SIW腔體、兩個交替縫隙陣列以中心縫隙的中心線為對稱軸對稱設置于中心縫隙的兩側;每個交替縫隙陣列包括沿第二方向設置的多個縱向縫隙,多個縱向縫隙相對中心縫隙沿第一方向交替錯位,第二方向垂直于第一方向;饋電組件位于輻射組件沿第一方向的至少一端。本發明提供天線陣列結構緊湊,實現了天線的小型化以及二維SIW陣列去功分網絡設計。

技術研發人員:陳誠,鐘增培,嚴安,楊澤生
受保護的技術使用者:東莞理工學院
技術研發日:
技術公布日:2025/3/13
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