[发明专利]一种低成本宽带毫米波阵列天线

说明书

本发明公开了一种低成本宽带毫米波阵列天线，属于天线技术领域。本发明包括金属喇叭部分和背腔贴片天线；金属喇叭部分包含至少两个发射用金属喇叭天线单元和两个接收用金属喇叭天线单元，成阵列分布；背腔贴片天线包括天线馈电介质板，其上设置的发射用馈电单元和接收用馈电单元，分别与发射用金属喇叭天线单元、接收用金属喇叭天线单元的数量相应；金属喇叭部分和背腔贴片天线通过导电胶贴合，每个贴片天线辐射源紧贴于相应的金属喇叭天线单元的下方。本发明只需通过成熟、简单、成本低廉的机加工工艺和标准单层PCB工艺，即可实现；同时其他性能，如回波损耗、带宽、辐射方向图保持优良特性。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种低成本宽带毫米波阵列天线。

背景技术

阵列天线在通信、雷达等无线系统中具有十分广泛的应用。收发阵列天线的一体化设计可以有效地提高天线阵面乃至整个系统的紧凑度，缩小系统的体积，降低加工的难度，减小装配误差。但是，当系统工作频率到达毫米波频段时，阵列天线的设计会遇到新的一些问题和挑战。

在毫米波频段，受困于印刷电路板表面波的干扰，平面阵列天线单元之间的耦合较大，隔离度性能较差，从而导致方向图产生畸变。同时，由于毫米波频段波长极短导致传统喇叭天线的尺寸很小，金属喇叭天线单元的制作加工成本和加工难度均显著提高，且喇叭天线与毫米波平面射频链路的装配存在一定的挑战。

因而，提供一种工作在毫米波频段的低成本高性能的宽带阵列天线很有必要。

发明内容

本发明目的是为了克服现有毫米波PCB平面天线和传统喇叭天线的不足，提供一种低成本宽带毫米波阵列天线。该阵列天线采用基片集成波导(SIW)馈电，利用背腔贴片天线辐射源对加载的金属喇叭天线进行馈电；结合了平面天线易于与前端射频链路集成的优点以及喇叭天线辐射稳定的优点。同时，该低成本宽带毫米波阵列天线馈电结构采用宽带化设计，可以降低加工难度，加工出低成本高性能的毫米波阵列天线。

具体地说，本发明提供了一种低成本宽带毫米波阵列天线，包括金属喇叭部分和背腔贴片天线：

所述金属喇叭部分，包含至少两个发射用金属喇叭天线单元和两个接收用金属喇叭天线单元，成阵列分布；

所述背腔贴片天线，包括，天线馈电介质板，所述天线馈电介质板上设置有与发射用金属喇叭天线单元的数量相应的发射用馈电单元，和与接收用金属喇叭天线单元的数量相应的接收用馈电单元；

所述金属喇叭部分和背腔贴片天线通过导电胶贴合，每个发射用贴片天线辐射源紧贴于相应的发射用金属喇叭天线单元的下方，每个接收用贴片天线辐射源紧贴于相应的接收用金属喇叭天线单元的下方。

进一步的，每个所述发射用馈电单元包括发射用贴片天线辐射源、发射用基片集成波导背腔、发射用基片集成波导传输线以及发射用基片集成波导到微带线的转接部；每个所述接收用馈电单元包括接收用贴片天线辐射源、接收用基片集成波导背腔、接收用基片集成波导传输线以及接收用基片集成波导到微带线的转接部；

发射用贴片天线辐射源和接收用贴片天线辐射源的外围设置有贴片旁缝隙。

进一步的，沿发射用馈电单元边缘分布有金属化通孔，所述金属化通孔之间形成发射用基片集成波导传输线；沿接收用馈电单元边缘分布有金属化通孔之间形成接收用基片集成波导传输线；

发射用贴片天线辐射源、沿发射用贴片天线辐射源四周设置的金属化通孔、以及天线馈电介质板的地层之间，形成发射用基片集成波导背腔；接收用贴片天线辐射源、沿接收用贴片天线辐射源四周设置的金属化通孔、以及天线馈电介质板的地层之间，形成接收用基片集成波导背腔；

由金属化通孔围成馈电窗口，分别连接发射用贴片天线辐射源与发射用基片集成波导传输线，以及连接接收用贴片天线辐射源与接收用基片集成波导传输线。