[发明专利]一种基于介质集成同轴线的双极化宽带天线装置

说明书

本发明涉及双极化天线传感器装置技术领域，具体的说是一种基于介质集成同轴线的双极化宽带天线装置，其特征在于设有金属背腔以降低方向图的后瓣；设有介质加载调整双极化天线的输入阻抗，以获得较好的输入电压驻波比；设有从介质集成同轴线到共面带状线的转换巴伦结构，采用弯折带状线激励Vivaldi形状对称振子；采用从介质集成同轴线到微带线的阻抗变换电路，便于天线输入端与同轴电缆连接；所述从介质集成同轴线到共面带状线的转换巴伦结构为弯折形式的共面带状线馈电，两个极化端口的馈电共面带状线在弯折部分互相隔离，在垂直方向上两个极化端口的共面带状线高度不同，本发明适合应用于雷达、通信、导航等系统中，具有较为重要的实际应用价值。

技术领域：

本发明涉及双极化天线传感器装置技术领域，具体的说是一种适合应用于雷达、通信、导航等系统中，具有较为重要的实际应用价值的基于介质集成同轴线的双极化宽带天线装置。

背景技术：

基片集成同轴线(Substrate Integrated Coaxial Line，SICL)技术是一种将传统意义上的同轴线平面化的技术。SICL与传统同轴线一样是一种屏蔽的、非色散的TEM导波结构。它表现出与传统同轴线相同的特性，即带宽宽、损耗小、Q值高、尺寸小，所以非常适合高速宽带互连应用。基片集成同轴线(SICL)结合了同轴线和平面传输线的优点，它可以用简单、廉价的PCB、CMOS、MEMS甚至薄膜电路等工艺实现，方便集成到宽带微波系统中。SICL的第一阶高次模是TE₁₀模，由于中间导体并不影响TE₁₀模的场特性。SICL的单模工作带宽可以通过调整两排金属化孔的距离来控制，这就可以实现比同尺寸的类似SIW的平面结构宽的多的带宽。关于基片集成同轴线(SICL)的研究，目前处于起步阶段。SICL主要由底层导体(接地)，内导体(中间)，顶层导体，两侧侧壁(或者金属孔)、两层介质层组成，其中底层导体、两侧侧壁和顶层导体共同构成了SICL的外导体。典型的SICL结构如图3所示。在一定的假设下，SICL在TE₁₀模式下的截止频率为:

式中A,D,S如图3中所示，c为真空中光速。由于D和S一般由制板工艺所限定，所以SICL在TE₁₀模式下的截止频率是SICL的单模带宽，可以通过两侧金属孔的距离A来调节。

同轴线由于其内外导体分布在不同层上，中间有介质层，所以，SICL的内导体无法布在PCB的表层。微波电路为了便于焊接接头或者接插仪器测试，要求将微带布在PCB的表面上。因此，微带到SICL的过渡无法采用共面形式，只能采用异面形式。为了达到比较好的耦合性能，可采用缝隙或小孔耦合，要求缝隙或者小孔两端都要形成自然的过渡，尽可能少的出现不连续性结构。

传统的双极化天线是基于正交放置的电辐射元或者磁辐射元组成，它们在空间形成正交的辐射场，进而构成两个正交的极化通道。在双极化天线的设计中，多数采用交叉偶极子和十字缝耦合微带天线的形式，在电磁矢量传感器的构建、小型化设计和电磁兼容等方面存在一些需要解决的问题。

发明内容：

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种适合应用于雷达、通信、导航等系统中，具有较为重要的实际应用价值的基于介质集成同轴线的双极化宽带天线装置。

本发明可以通过以下措施达到：