[发明专利]一种采用堆叠行波天线单元的低剖面宽带圆极化阵列天线

权利要求书

1.一种采用堆叠行波天线单元的低剖面宽带圆极化阵列天线，所述阵列天线应用于毫米波频段，其特征在于：包括天线层的介质板及8×8个印刷于其上的、由位于介质板上下表面的金属条带及连接它们的金属化过孔所构成的天线单元；隔开天线层与馈电网络层的介质板；由两层SIW馈电网络构成的全并馈馈电网络；用于测试的接地共面波导与SIW之间的GCPW-SIW转接结构；

所述的2层馈电网络中，上层馈电网络由印刷在介质层上的两层地板、4×4个由金属化过孔构成的矩形金属腔及在地板上下表面切割出的矩形条状缝隙构成；其中，每个矩形金属腔由沿矩形边缘排布的金属化过孔及沿两条长边中轴线排布的金属化过孔构成；通过其下层地板切割出的位于矩形金属腔中心的矩形缝隙条带，下层馈电网络向上层馈电网络馈电，激励矩形金属腔；通过其上层地板切割出的位于矩形金属腔边缘处的2×2矩形缝隙条带，矩形金属腔向天线层电磁耦合馈电。

2.如权利要求1所述的采用堆叠行波天线单元的低剖面宽带圆极化阵列天线，其特征在于：所述天线层中，天线本体由天线层的介质板及8×8个印刷于其上的、由位于介质板上下表面的金属条带及连接它们的金属化过孔所构成的天线单元构成。

3.如权利要求2所述的采用堆叠行波天线单元的低剖面宽带圆极化阵列天线，其特征在于：每个天线单元形状相等，由3段首尾相连的印刷在介质板两侧的金属层及连接两层的金属化通孔构成的圆极化天线单元的辐射部分：将宽度固定、轨迹为阿基米德螺旋线的金属条带按比例分开，分别印刷于介质板两侧，并将印刷于介质板下侧的矩形金属条带与位于同侧的阿基米德螺旋线金属条带连接，通过连接两层的金属化通孔将两层金属化条带连接，构成天线单元的辐射部分；构成的天线可实现宽带右旋圆极化辐射。

4.如权利要求1所述的采用堆叠行波天线单元的低剖面宽带圆极化阵列天线，其特征在于：所述的2层馈电网络中，下层馈电网络由印刷在介质层上的两层地板、由多个金属化过孔构成的1分16路SIW功分器、地板上表面切割出的向上层馈电网络馈电的矩形条状缝隙及用于测试的GCPW-SIW转接结构构成；其中1分16路SIW功分器由3个T型结、4个H型结及多个用于阻抗匹配的金属化过孔构成。

5.如权利要求1所述的采用堆叠行波天线单元的低剖面宽带圆极化阵列天线，其特征在于：天线单元的设计过程为：

将宽度固定、轨迹为阿基米德螺旋线的金属条带按比例分开，分别印刷于介质板两侧；阿基米德螺旋线的轨迹在极坐标系下遵循以下公式：

r＝a_spφ (式1)

其中，r是极坐标中的半径，φ是极坐标中的角度，a_sp为螺旋线的半径增长常数； 印刷于介质板上表面的金属条带部分为起止值分别为φ_st和φ_mid的阿基米德螺旋线；印刷于介质板下表面的金属条带部分由两段构成，分别为起止值分别为φ_mid和φ_end的阿基米德螺旋线，及用于缝隙耦合的矩形金属条带；介质板两侧的金属条带通过金属化过孔连接，构成所述的堆叠印刷结构的天线单元的辐射部分；通过馈电网络层的缝隙对天线单元进行馈电，在天线单元上激励起了行波特性，实现了较宽频段内圆极化辐射特性。

6.如权利要求1所述的采用堆叠行波天线单元的低剖面宽带圆极化阵列天线，其特征在于：天线单元的优化过程为：

将周期边界条件适用于包括天线单元的介质层及天线上方的空气层的四周，用以模拟阵列的轴比及阻抗特性，在此条件下，对天线参数进行优化。