[实用新型]一种基于集成基片间隙波导的圆极化缝隙天线

说明书

本实用新型公开了一种基于集成基片间隙波导（ISGW）的圆极化缝隙天线，包括有金属覆层的上层介质板、有电磁带隙的下层介质板以及分隔上下两层介质板的中间层介质板。所述上层介质板上表面的第一敷铜层上蚀刻有一个矩形缝隙，在矩形缝隙的其中两对角上分别设置一个小矩形微扰贴片，将上层介质板下表面印刷的馈电微带线一端延伸至矩形缝隙下方，以激励矩形缝隙产生圆极化辐射，形成ISGW圆极化天线。这样的ISGW圆极化天线，具有结构简单，带宽较宽，抗干扰能力强，易加工集成等优点，可应用于5G及其他毫米波无线通信系统。

技术领域

本实用新型属于无线通信天线领域，特别是涉及基于PCB的ISGW圆极化缝隙天线。

背景技术

圆极化天线由于其具有良好的兼容性和抗干扰能力，被广泛应用于导航卫星、雷达和移动通信等多个不同的场景中。目前，毫米波段的圆极化天线大致分为微带圆极化天线、金属矩形波导（RW）圆极化天线和基片集成波导（SIW）圆极化天线。但是，传统的毫米波段圆极化天线存在一些问题，比如：纯金属的结构在毫米波段难以制造，基片集成波导（SIW）的电磁屏蔽性能不强、结构复杂。

近年来，集成基片间隙波导（ISGW）天线被提出，该天线基于多层PCB来实现, 分为带脊的ISGW和微带ISGW两种结构。带脊的ISGW一般由两层PCB构成，上层PCB外侧表面全敷铜构成理想电导体（PEC），下层PCB上印刷有微带线，微带线上带有一系列金属化过孔与下方金属地相连形成一种类似脊的结构，微带线两侧是周期性的蘑菇结构以形成理想磁导体（PMC）。由于PEC与PMC间形成EBG，电磁波（准TEM波）只能沿着微带线传播。但是，由于带脊的ISGW中微带线与蘑菇结构处于同一层PCB板上，所以其微带线会受到蘑菇结构的制约而不方便走线，在实际应用中存在局限性。

微带ISGW由三层PCB板构成。上层PCB板的外侧全覆铜形成PEC，内侧则印刷微带线，底层PCB板上全部印制蘑菇状周期结构以构成PMC，在上层和底层间插入一块中间介质板来隔断上层和底层。由于有中间层的隔断，微带线布局灵活，不必担心受到蘑菇状周期结构制约。当这种ISGW工作时，准TEM波会沿着微带线在微带线与PEC之间的介质基板内传播，这种工作模式和介质埋藏的微带线十分类似。同样地，PEC与PMC之间会产生EBG以阻止波在其他方向上的传播，以保证沿微带线的准TEM波的传播。但是，这样的微带天线存在电磁屏蔽性能还不够高、产生的带宽还不够宽等问题。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种基于集成基片间隙波导的圆极化缝隙天线，以便更好地克服现有的圆极化天线结构复杂、带宽不足、电磁屏蔽性能不强等缺点，可将其应用于5G及其他毫米波通信系统。

本实用新型采用如下技术方案：

一种基于集成基片间隙波导的圆极化缝隙天线，包括上层介质板，中间层介质板，下层介质板，其中：

上层介质板的上表面印刷有第一敷铜层，上层介质板的下表面印刷有馈电微带线，在第一敷铜层靠近中间位置处蚀刻有矩形缝隙；所述矩形缝隙上设有微扰结构，以此产生两个正交电场分量，形成圆极化电磁波；

下层介质板的上表面设有若干金属圆形贴片，下层介质板的下表面印刷有第二敷铜层；下层介质板上打有若干金属过孔，所述金属过孔与圆形贴片的中间以及第二敷铜层贯通连接，一起组成蘑菇状的电磁带隙（EBG）阵列结构；

中间层介质板分隔上层介质板和下层介质板，使上层介质板和下层介质板之间形成间隙；

上层介质板、中间层介质板、下层介质板粘合在一起，形成一个整体；

上层介质板上的第一敷铜层为理想电导体（PEC），下层介质板相当于理想磁导体（PMC）；

上层介质板，中间层介质板，下层介质板，第一敷铜层，馈电微带线，EBG阵列结构，以及第二敷铜层共同构成集成基片间隙波导(ISGW)结构。