[发明专利]集成基片间隙波导馈电缝隙耦合超表面线极化天线

说明书

本发明公开了集成基片间隙波导馈电缝隙耦合超表面线极化天线，采用四层介质板构成。第一介质板上表面有周期排列的方形贴片，形成超表面辐射结构；第二介质板上表面有第一敷铜层，下表面印刷微带馈线，形成类波导结构传输能量，通过在第一敷铜层上蚀刻的矩形缝隙，将能量耦合至方形贴片；第三介质板为空白介质板，用来分隔第二介质板和第四介质板；第四介质板上表面印刷有圆形贴片，其上打金属过孔，下表面为第二敷铜层，共同组成蘑菇状电磁带隙结构，增加电路的屏蔽性。本发明集成基片间隙波导馈电缝隙耦合超表面线极化天线具有低剖面，宽带宽，高增益、易加工等特点，能用作5G毫米波天线。

技术领域

本发明涉及一种无线通信毫米波天线，特别是涉及集成基片间隙波导馈电缝隙耦合超表面线极化天线。

背景技术

随着通信系统的发展，人们对微波毫米波频段的器件频率要求不断提高，传统微带线结构应用于较高频率时，会产生较大的损耗和泄露。

集成基片间隙波导能够较好地解决上述问题。该结构基于多层PCB技术，将微带线封装在电磁带隙结构中，提高馈电网络屏蔽性。近年来，超表面结构被用于天线设计，能够改善天线各方面的性能，如扩展带宽、提高增益、改善方向图等，具有良好的应用前景。

本发明首次结合集成基片间隙波导和超表面结构，设计了集成基片间隙波导馈电缝隙耦合超表面线极化天线，以集成基片间隙波导客服传统微带线结构在毫米波频段的局限性，以超表面结构实现良好的天线性能。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供集成基片间隙波导馈电缝隙耦合超表面线极化天线，解决了现有的毫米波天线带宽较窄、增益较低、泄漏严重等问题，并能将本发明应用于射频、微波和毫米波频段。

本发明采用的技术方案如下：

集成基片间隙波导馈电缝隙耦合超表面线极化天线，包括天线辐射结构、集成基片间隙波导结构，所述天线辐射结构、集成基片间隙波导结构从上到下依次排列重叠；集成基片间隙波导结构包括电磁带隙结构和用于向天线辐射结构传输能量的类波导馈电结构；所述类波导馈电结构包括第二介质板，第二介质板的上表面敷设有第一敷铜层，所述第一敷铜层中部刻蚀有缝隙；所述第二介质板的下表面设置有微带馈线，所述微带馈线从第二介质板的一端向第二介质板的中部延伸并越过缝隙。

进一步地，本发明还公开了集成基片间隙波导馈电缝隙耦合超表面线极化天线的优选结构，所述缝隙为矩形缝隙，矩形缝隙刻蚀在第一敷铜层中部；所述微带馈线完全越过矩形缝隙。

进一步地，所述天线辐射结构为超表面结构，天线辐射结构包括第一介质板，第一介质板的上表面设置有周期排列的方形贴片，所述第一介质板的下表面与第一敷铜层相连，所述微带馈线通过第一敷铜层上的矩形缝隙向天线辐射结构提供能量。

进一步地，所述类波导馈电结构与电磁带隙结构之间设置有第三介质板，所述第三介质板将类波导馈电结构与电磁带隙结构相隔离；第三介质板上表面与微带馈线相连。

进一步地，所述电磁带隙结构包括第四介质板，所述第四介质板的下表面设置有第二敷铜层；所述第四介质板的上表面设置有印刷有周期排列的圆形贴片所述圆形贴片与第二敷铜层之间的第四介质板上开有通孔，通孔的轴线与圆形贴片的圆心在同一直线上。

进一步地，所述通孔的侧壁上设置有金属片并形成金属过孔，金属过孔将第二敷铜层与圆形贴片相连通。

进一步地，所述第四介质板上表面印刷的圆形贴片、周期排列的金属过孔和第四介质板下表面的第二敷铜层共同构成蘑菇状电磁带隙结构；第四介质板能防止由敷铜层和微带馈线输送的能量发生泄漏。

进一步地，所述第一介质板、第二介质板、第三介质板采用介电常数为2.2、损耗角正切为0.0009的材质制成；所述第四介质板采用介电常数为4.4、损耗角正切为0.02的材质制成；所述天线的总尺寸为12mm*12mm*0.1.362mm。