[发明专利]半模基片集成波导馈电的宽带对数周期偶极子阵列天线

说明书

技术领域

本发明是一种基于新型半模基片集成波导馈电结构的宽带对数周期偶极子阵 列天线设计技术。所设计天线包含对数周期偶极子阵列天线和半模基片集成波导结 构两部分。通过将半模基片集成波导与对数周期偶极子阵列天线级联，形成了馈电 结构简单、工作带宽宽、损耗小的宽带天线。该天线设计基于平面印刷电路技术， 体积小巧，适合平面高度集成。

背景技术

随着通信技术的高速发展，具有低复杂度、低成本、工作带宽宽等诸多优点的 宽带通信系统得到的广泛的研究和应用。空间对数周期阵列天线广泛应用于宽带通 信系统，由于其体积大而逐步发展为印刷对数周期阵列天线，但是目前毫米波印刷 对数周期天线很难使用同轴线馈电。半模基片集成波导的体积只有工作于同一频段 的基片集成波导的一半，因此是一种低剖面、低成本、工作带宽宽、设计简单、尺 寸更小的平面传输线结构，同时上下平面的电流相位差为180°，具有平衡线特性。 将对数周期天线和半模基片集成波导结构相结合，可以形成低剖面、低成本的宽带 印刷对数周期阵列天线。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种半模基片集成波导馈电的宽带对数周期偶 极子阵列天线，该天线不仅具有宽带特性，而且结构简单、体积小巧，满足平面电 路集成的要求，并且具有成本低、便于批量生产等优点，因此适用于宽带通信系统 的应用场合。

技术方案：本发明的宽带天线包含半模基片集成波导和对数周期阵列天线两部 分，通过印刷电路板技术在微波介质基片实现。

半模基片集成波导馈电的宽带对数周期偶极子阵列天线包括介质基片、在介质 基片上的上表面金属镀层、在介质基片下的下表面金属镀层和位于基片上连接上表 面金属镀层和下表面金属镀层的一排金属化通孔；上表面金属镀层上的对数周期偶 极子阵列天线上表面的集合线、对数周期偶极子阵列天线上表面馈源阵子天线、半 模基片集成波导的上表面、微带渐变过渡线、输出50欧姆微带线顺序连接；下表 面金属镀层包含有与对数周期偶极子阵列天线上表面的集合线平行对称的对数周 期偶极子阵列天线下表面的集合线、与对数周期偶极子阵列天线上表面馈源阵子天 线交叉对称的对数周期偶极子阵列天线下表面馈源阵子天线、半模基片集成波导的 下表面、微带线的地表面。

半模基片集成波导的上表面直接和对数周期偶极子阵列天线的上表面的集合 线连接，半模基片集成波导的下表面直接和对数周期偶极子阵列天线的下表面的集 合线连接，形成了该天线的馈电结构；同时金属化通孔是在介质基片上开设通孔， 该金属化通孔与覆于介质基片双侧的半模基片集成波导的上表面、半模基片集成波 导的下表面连接起来。

有益效果：

1.天线具有宽带特性，可以满足宽带微波毫米波通信系统要求；

2.天线设计简单，在毫米波频段，直接使用半模基片集成波导技术馈电对书 周期阵列天线，实现了馈电结构的简单化、平面化和易集成化。

3.天线整体体积小巧，采用半模基片集成波导做为馈线，可以方便与微波平 面电路高度集成，适合移动小型化设备使用；

4.整个天线的各部分集成为一体，结构简单，全部利用PCB工艺生产，成本 低、精度高、重复性好，适合大批量生产。

5.天线损耗低，由于馈电采用半模基片集成波导结构，在毫米波频段具有低 损耗特性。

附图说明

图1为半模基片集成波导馈电的对数周期偶极子阵列天线的侧视图。

图2为半模基片集成波导馈电的对数周期偶极子阵列天线的顶视图。

图3为半模基片集成波导馈电的对数周期偶极子阵列天线的底视图。

图4a为实施例1的左半部分示意图，图4b为施例1的右半部分为示意图；

图5为实施例1的天线测试反射系数，

图6、图7、图8、图9为实施例1的天线分别在20GHz、30GHz、35GHz、40GHz 的方向图，包括包括E面主极化方向图、H面主极化方向图、H面交叉极化方向图 和E面交叉极化方向图。