[实用新型]一种基于SIW的双频缝隙阵列天线

说明书

本实用新型公开了一种基于SIW的双频缝隙阵列天线，包括双层介质基板，上层介质板上表面为印刷金属馈线，下层介质基板上表面覆铜后刻蚀馈电缝隙、低频辐射缝隙和高频辐射缝隙，下表面覆铜，并且在下层介质板四边加金属化过孔，将两层介质版组装重叠，下层介质板和其上下表面的金属将会形成一个SIW腔，能量由上层的印刷金属馈线通过馈电缝隙进入下层的SIW腔并形成TE₂₀模，实现了不同频段的辐射，低频辐射阵列分列于天线中轴线两侧，高频辐射阵列位于中轴线上，实现了双频天线的设计和较好的方向图辐射效果。本实用新型可同时用于微波波段和毫米波波段应用，增益高、带宽宽、损耗小、低剖面、易加工。

技术领域

本实用新型涉及微波和毫米波技术领域，尤其涉及一种基于SIW的双频缝隙阵列天线。

背景技术

基于SIW结构的器件以其易集成和低损耗的优点被广泛运用于微波和毫米波应用领域(如滤波器，天线，功率分配器等)，高次模可以解决由于频率升高而产生的误差问题；而且，频率大于波导截止频率的电磁波可以在波导中传播，这个特性提供了多频率传输的可能，多频带天线的利用可以减少整个系统中应用的天线数量，从而使得系统的稳定性得以提高；此外，缝隙天线损耗低，结构简单，所以常常用在高速飞机上。因此具有上述特性的天线将在微波和毫米波通信系统中具有重大的理论意义和工程价值。

虽然近来已经提出并研究了基于SIW的各种多频缝隙天线，然而就目前而言，很少有设计可以实现较大的频率间隔，因此很难突破应用场景的局限性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供了一种基于SIW的双频缝隙阵列天线，可同时用于微波波段和毫米波波段，具有带宽宽、损耗小、低剖面、易加工、成本低的特点。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于SIW的双频缝隙阵列天线，包含上层介质基板和下层介质基板；

所述上层介质基板、下层介质基板为大小相同的矩形，上层介质基板重叠并固定在所述下层介质基板上形成天线，下层介质基板两条短边中点的连线和天线的中轴线在同一条直线上；

所述上层介质板上表面印刷有金属馈线；

所述下层介质基板的上表面覆铜后刻蚀有馈电缝隙、2X条低频辐射缝隙和Y条高频辐射缝隙，下表面覆铜作为地，X为大于等于1的自然数，Y为大于等于2的自然数；

所述下层介质基板上设有若干贯穿其上下表面覆铜的金属化过孔，所述若干金属化过孔形成关于天线中轴线对称的呈矩形的SIW腔，将所述馈电缝隙、2X条低频辐射缝隙和Y条高频辐射缝隙包含在其内；

所述馈电缝隙位于所述天线的中轴线上，所述金属馈线末端位于馈电缝隙正上方，用于将能量通过馈电缝隙耦合进入下层的SIW腔并形成TE₂₀模；

所述2X条低频辐射缝隙均和天线的中轴线平行、对应设置在所述TE₂₀模的两个基膜上、关于天线的中轴线对称，形成低频缝隙阵列，工作频率为预先设定的第一工作频段；

所述Y个高频辐射缝隙等距设置、均垂直于天线的中轴线，且均关于天线的中轴线自身对称，形成高频缝隙阵列，工作频率为预先设定的第二工作频段，所述第二工作频段高于所述第一工作频段。

作为本实用新型一种基于SIW的双频缝隙阵列天线进一步的优化方案，所述SIW腔垂直于天线中轴线的边的边长其中，f_c(TE₂₀)是TE₂₀模式下SIW腔的截止频率、即所述预设的第一工作频段的最低频率，c₀是自由空间中的光速，d是金属化过孔的直径，x是相邻金属化过孔之间的距离，ε_r是介质基板的介电常数。