[发明专利]一种基片集成腔体毫米波天线

说明书

本发明公开了一种基片集成腔体毫米波天线，包括基片集成腔体和寄生单元，基片集成腔体用于接收电磁波并让电磁波在腔体内产生高次模谐振；寄生单元用于调整高次模的场分布，使得腔体内中高次模的辐射方向变为沿着基片集成腔体法线方向。本发明中通过扩大腔体辐射面积引入高次模，高次模的方向不沿着基片集成腔体的法向，通过寄生单元调整高次模的场分布，使得基片集成腔毫米波天线正常工作，由于辐射面积被扩大，使得基片集成腔毫米波天线的增益得到提高。

技术领域

本发明属于毫米波天线技术领域，具体涉及一种基片集成腔体毫米波天线。

背景技术

随着通信技术的不断发展，传统微波频段的频谱资源日益紧张。为了缓解这一问题，人们逐渐把目光移向了频段更高的毫米波频段。毫米波由于其具有的波长短、频带宽、传输速率快等特点而受到广泛的关注。在无线通信系统中，信号的发射与接收都要依靠天线。毫米波天线作为毫米波通信系统中的关键部件，对系统的最终性能有着至关重要的影响。然而由于毫米波在空气中传播时有着较大的衰减，这就要求毫米波天线具有更高的增益以适用于长距离的毫米波无线通信。

低温共烧陶瓷(LTCC)技术由于其特有的叠层工艺，使得天线结构设计更加的多样化，可使得天线的布局从二维平面空间向三维立体空间扩展，从而使得天线结构更加紧凑，为小型化毫米波天线的设计提供了必要的条件；LTCC技术可实现天线与馈电网络的一体化立体集成，为高增益毫米波天线的实现提供了便利的条件；LTCC技术还可以将天线与其它有源、无源毫米波器件集成在同一块LTCC基板中，实现整个系统的集成化与模块化；另外，LTCC技术是平行加工技术，基板的各层可以并行加工，加工效率高，并且LTCC工艺便于自动化大规模批量生产，降低天线产品成本。

然而在毫米波频段，LTCC相对大的介电常数将会导致表面波损耗变大，从而使得天线的增益降低；而表面波沿天线基板传播，会导致天线中阵元间的互耦增大，驻波特性恶化，天线带宽变窄，交叉极化特性变差，限制天线增益的提高。为此，有人提出了一种基片集成腔(SIC)天线，该天线在不增大天线体积的情况下能够有效抑制表面波，但是其增益一般只有6.7dBi，这在一定程度上制约了该天线在毫米波通信中的应用。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种基片集成腔体毫米波天线，旨在解决现有的基片集成腔体毫米波天线增益低的技术问题。本发明提供的基片集成腔体毫米波天线通过扩大腔体辐射面积引入高次模，通过寄生单元改变高次模的辐射特性，使得基片集成腔天线的增益得到提高。

为了实现上述目的，本发明提供的一种基片集成腔体毫米波天线，包括：

基片集成腔体，用于接收电磁波并让电磁波在腔体内产生高次模谐振；

寄生单元，位于基片集成腔体上表面的中心，用于调整电磁波中高次模的场分布，使得电磁波中高次模的辐射方向变为沿着基片集成腔体法线方向。

电磁波进入基片集成腔体，在基片集成腔体中产生高次模谐振，高次模的辐射方向不沿腔体法线方向，通过寄生结构调整基片集成腔体内高次模的场分布，使得基片集成腔体内高次模的辐射方向变为向着谐振腔体法线方向，使得每个天线单元正常工作。通过扩大基片集成腔体的辐射口径引入高次模，使得毫米波天线增益得到提高。

近一步地，基片集成腔体下表面设置有用于传输电磁波的馈电缝。

进一步地，基片集成腔体的腔体截面尺寸从上到下依次减小。基片集成腔体呈现出类喇叭式的结构，采用该种结构可以提高天线的增益和改善阻抗匹配。

进一步地，寄生单元为金属片，金属片位于基片集成腔体的中心，且金属片长边方向与所述馈电缝长边方向相同。

进一步地，金属片呈中间窄两端宽的工字型，且金属片尺寸变化边与所述馈电缝长边垂直。可以增大金属贴片上感应电流的电长度从而使得天线的带宽得到进一步的提高。