[发明专利]集成基片间隙波导馈电缝隙耦合超表面天线

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用于屏蔽电磁辐射能量的电磁带隙结构和用于向天线辐射结构传输能量的馈电结构。所述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。本发明集成基片间隙波导馈电缝隙耦合超表面天线具有低剖面，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用于屏蔽电磁辐射能量的电磁带隙结构和用于向天线辐射结构传输能量的馈电结构。

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天线的优选结构，所述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。

进一步地，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完全越过缝隙；所述缝隙为矩形缝隙，矩形缝隙刻蚀在第一敷铜层中部；所述微带馈线为矩形。

进一步地，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至缝隙正下方；所述微带馈线为矩形；所述缝隙为矩形缝隙，矩形缝隙刻蚀在第一敷铜层中部。

进一步地，所述微带馈线的末端设置为T形，T形顶部横线所对应的金属带设置于所述矩形缝隙的正下方，T形顶部横线所对应的金属带的宽度小于所述矩形缝隙。

进一步地，所述微带馈线的末端设置为扇形或圆形，扇形或圆形末端设置于所述矩形缝隙的正下方。

进一步地，所述矩形缝隙设置于第一敷铜层的中部，矩形缝隙与微带馈线相互垂直，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辐射贴片。

进一步地，所述辐射贴片为方形贴片、六边形的切角贴片或圆形贴片，所述辐射贴片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，所述辐射贴片为在矩形贴片的基础上，通过在其上镂空不同的形状，并通过多个矩形贴片组合排列而成。

进一步地，所述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。