[发明专利]集成基片间隙波导波束扫描漏波天线

说明书

本发明公开了一种集成基片间隙波导波束扫描漏波天线，采用四块介质板构成集成基片间隙波导漏波天线；ISGW由三层介质板构成：有电磁带隙的底层介质板，中间层介质板以及有金属覆层的上层介质板。在ISGW的上层介质板的金属层上蚀刻了2×N(N为正整数)个形金属缝隙，当电磁波传输时，沿着在上层介质板底部和中间层介质板上表面中的微带线，通过两个星形缝隙向空间外辐射电磁波，形成ISGW漏波天线。本发明基于ISGW漏波天线具有增益高、抗干扰能力强、易集成、能够实现从后向到前向的扫描能力等优点，可应用于毫米波无线通信系统。

技术领域

本发明涉及无线通信天线领域，尤其是一种基于PCB的集成基片间隙波导(ISGW)波束扫描漏波天线结构。

背景技术

漏波天线由于其具有良好的方向性、高增益、成本低等优点，并在空间中可以实现频率扫描的特点被广泛应用在高分辨雷达，导航天线、飞行器表面的共形天线等多个不同的场景中。截止到现在，工作在毫米波波段的漏波天线已有诸多的研究。这些天线可大致分为微带漏波天线、基片集成波导(SIW)漏波天线，基于复合左右手材料(CLRH)的漏波天线以及间隙波导(GW)漏波天线。但是，对于工作在毫米波波段的天线来说，传统的漏波天线存在一些问题，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，间隙波导(GW)性能的不稳定等。此外，在信息大爆炸的现代社会，随着无线通讯技术的迅猛发展，各类移动终端对无线信号的覆盖范围和无线信号的传输速率的要求越来越高，而可以用的频谱资源却越来越少，同时5G技术的提出也对通信设备提出了更严格的要求。漏波天线具有扫频特性、良好的方向性和易于和馈电网络集成的特点，能够有效的增加无线信号的覆盖范围，并提高频率空间的复用率，在毫米波通信系统中有着广泛的研究潜力。

近年来，集成基片间隙波导(ISGW)传输线被提出，该传输线基于多层PCB介质板来实现,分为带脊的集成基片间隙波导(ISGW)和微带型集成基片间隙波导(ISGW)两种结构。带脊的ISGW一般由两层PCB介质板构成，上层PCB介质板外侧表面全敷铜构成理想电导体(PEC)，下层PCB介质板上印刷有微带线，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，由于带脊的集成基片间隙波导(ISGW)中，微带脊与蘑菇结构处于同一层PCB板上，所以其微带脊会受到蘑菇结构的制约而不方便走线影响整个结构的布局，在实际应用中存在局限性。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种集成基片间隙波导波束扫描漏波天线，以解决现有漏波天线结构复杂、电磁屏蔽性能不强、增益较低的缺点。

本发明采用的技术方案如下：

一种集成基片间隙波导波束扫描漏波天线，包括顶层介质板、上层介质板和下层介质板，上层介质板和下层介质板间存在间隙；其中：

顶层介质板作为天线的辐射单元，用于提高天线增益；

上层介质板的上表面设置有第一敷铜层；第一敷铜层上开设有N个缝隙单元，N为正整数，每个缝隙单元均包括两个形金属缝隙；上层介质板的下表面设置有馈电微带线，馈电微带线贯穿整个上层介质板；每对缝隙单元的两个形金属缝隙均排布在馈电微带线两侧；馈电微带线两端的端口中，一端用于连接激励源，另一端用于连接匹配负载；

下层介质板的下表面设置有第二敷铜层，下层介质板上设置有电磁带隙结构阵列，该电磁带隙结构阵列中的每一电磁带隙结构均与第二敷铜层连接；

上层介质板和下层介质板形成一个整体，顶层介质板设置于上层介质板上表面。

进一步的，上层介质板和下层介质板之间，设置有绝缘的中层介质板，中层介质板的两个表面分别连接上层介质板和下层介质板。

进一步的，EBG结构阵列为蘑菇型EBG结构阵列。