[发明专利]一种同侧差分馈电式基片集成波导缝隙天线

说明书

本发明公开了一种同侧差分馈电式基片集成波导缝隙天线，包括由金属化通孔阵列组成的基片集成波导腔体和用于连接差分电路的差分馈电传输线，所述差分馈电传输线的两路传输线位于基片集成波导腔体的同一侧，所述差分馈电传输线的两路传输线通过过渡结构与基片集成波导腔体相连，所述基片集成波导腔体的顶层或者底层上设置有若干矩形辐射缝隙。本发明在继承传统对侧差分馈电技术的共模抑制基础上，使得天线差分对距离很大程度缩短、整体结构紧凑，适合与差分电路直接集成，此外，同侧差分馈电技术的应用还使得基片集成波导背腔天线能够更易激励起高次模式，实现高增益的辐射特性，在实际工程应用中具有很高应用价值。

技术领域

本发明涉及微波与毫米波天线技术领域，具体涉及一种同侧差分馈电式基片集成波导缝隙天线。

背景技术

差分电路由于具有较好的共模噪声抑制、高线性度和高动态范围等诸多优点，在通信系统中被广泛使用。为了更好与差分电路集成，国内外学者提出了形式各异的差分天线。这些差分天线使用差分对直接馈电无需平衡-非平衡转换结构，省去了片上或者片外巴伦，实现了整个电路从有源到无源的全差分架构。其中，差分馈电的基片集成波导缝隙天线因其低剖面、小尺寸、易加工、易与平面电路集成等优点受到了广泛研究和应用。

但是，这些差分馈电的基片集成波导缝隙天线通常使用对侧差分的馈电技术，差分对分别位于天线的两侧。因此两端口间的距离较长，需要设计额外的转换或过渡结构，不利于与差分电路集成并带来一定的损耗以及差分信号相位和幅度的不平衡。

所以，需要一个新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种同侧差分馈电式基片集成波导缝隙天线，其采用同侧差分馈电的方式能够在继承传统对侧差分馈电技术的共模抑制特性基础上，很大程度缩短差分对的距离，使天线整体结构更加紧凑，便于与差分电路直接集成，同时更好地利用了高次模式，实现高增益的辐射特性。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种同侧差分馈电式基片集成波导缝隙天线，包括由金属化通孔阵列组成的基片集成波导腔体和用于连接差分电路的差分馈电传输线，所述差分馈电传输线的两路传输线位于基片集成波导腔体的同一侧，所述差分馈电传输线的两路传输线通过过渡结构与基片集成波导腔体相连，所述基片集成波导腔体的顶层或者底层上设置有若干矩形辐射缝隙。

本发明上述结构中，过渡结构从功能上可以实现对基片集成波导的馈电，从阻抗上可以实现馈电传输线阻抗到基片集成波导阻抗的渐变，实现匹配。

进一步的，所述差分馈电传输线的两路传输线均通过金丝键合线与差分电路直接相连。

进一步的，所述差分馈电传输线的两路传输线对称分布在缝隙天线上。差分馈电传输线位于天线的同一侧，两路传输线位置相邻，传输的信号幅度相同、相位相反。这种紧邻的差分对使得可以与差分电路直接相连，而无需任何额外转换或过渡结构。

进一步的，所述差分馈电传输线为微带传输线或接地共面波导传输线。

本发明中因为采用了同侧差分馈电的方式，不同尺寸和形状的基片集成波导腔体将会激励不同模式的腔内电磁场，矩形辐射缝隙的位置与数量与基片集成波导内的模式有关。在差模状态下，矩形辐射缝隙横向切割基片集成波导腔体宽壁表面电流，实现辐射；在共模状态下，矩形辐射缝隙不切割电流，无法正常辐射，形成共模抑制。

本发明中同侧差分馈电的固有特性使得基片集成波导激励的模式沿结构中心对称线是严格相位相反的，因此能够很容易激励起高次TE_n20模式，进而允许在天线上设计多个辐射缝隙，实现高增益的辐射特性，同时保持较好的共模抑制。而对侧差分馈电激励的模式与传统单端馈电基片集成波导背腔缝隙天线模式类似，以TE_n10模式为主，更容易受低次模干扰，其模式辐射效果不如TE_n20。

有益效果：本发明与现有技术相比，具备如下优点：