[发明专利]一种双极化共口径阵列天线

权利要求书

1.一种双极化共口径阵列天线，其特征在于：包括从上到下依次层叠设置的第一金属层、第一介质层，第二金属层，第二介质层，第三金属层，第三介质层，第四金属层，第四介质层，第五金属层，第五介质层和第六金属层；在第一金属层上蚀刻天线辐射口径，在第一介质层内部设置与第一金属层上的天线辐射口径相对应的金属化通孔结构，在第二金属层上蚀刻激励第一金属层天线辐射口径内各天线单元的十字缝隙阵，在第二介质层内部设置与第二金属层上的十字缝隙阵相对应的金属化通孔结构，在第三金属层上蚀刻激励第二介质层内金属化通孔结构的十字耦合缝隙阵，在第三介质层内部设置与第三金属层上的十字耦合缝隙阵相对应的金属化通孔结构，在第四金属层上蚀刻横缝隙结构阵列，作为信号从第四介质层到第三介质层的耦合通道，在第四介质层的横向和纵向分别设置两个反向排列的一分四功分器，中心位置是正交模式变换器的上层结构，该上层结构的四个输出端口分别与上述四个功分器的输入端口相连接，在第五金属层上蚀刻有十字缝隙和基片集成波导转微带结构，第五介质层设置基片集成波导和正交模式变换器的下层结构，该下层结构有两个输入端口，正交模式变换器上、下层结构之间的信号传输通过上述第五金属层上的十字缝隙实现，第六金属层为地板层。

2.根据权利要求1所述双极化共口径阵列天线，其特征在于：第一金属层上的天线辐射口径由天线子阵阵列构成，每个天线子阵由四个天线单元构成，每个天线单元由位于第一介质层的圆柱形金属化腔体和贴片单元构成，每个天线单元有上下左右四个端口，并通过端口与其上下左右相邻的天线单元相连接。

3.根据权利要求2所述双极化共口径阵列天线，其特征在于：在每个天线单元四周都切出一个小的短缝隙。

4.根据权利要求2所述双极化共口径阵列天线，其特征在于：第二金属层上的十字缝隙阵内的各十字缝隙与其所激励的天线单元数量相同、位置相对，第二介质层内的金属化通孔由与第一金属层上的天线子阵数量相同、位置相对的方形腔体阵列构成，第二金属层上每四个十字缝隙共享一个方形腔体。

5.根据权利要求4所述双极化共口径阵列天线，其特征在于：第二介质层内的各方形腔体尺寸相同，模式为TE₄₁₀和TE₁₄₀，方形腔体间距是第二金属层上十字缝隙间距的两倍。

6.根据权利要求4所述双极化共口径阵列天线，其特征在于：第三介质层内的金属化通孔结构包含多条横向基片集成波导和纵向基片集成波导，第三金属层上的各十字耦合缝隙分别位于横向基片集成波导和纵向基片集成波导各相交处的中心位置，此外还在横向基片集成波导和纵向基片集成波导各相交处四周各设置一个金属化通孔，使相交处形成TE₂₁₀和TE₁₂₀模式金属腔。

7.根据权利要求6所述双极化共口径阵列天线，其特征在于：在第四金属层上的横缝隙结构阵列中，每两个横缝隙为一组。

8.根据权利要求1所述双极化共口径阵列天线，其特征在于：在第五金属层上蚀刻的十字缝隙位于正交模式变换器下层TE₁₂₀和TE₂₁₀模式腔的中心，正交模式变换器下层TE₁₂₀和TE₂₁₀模式腔的中心为半开放腔体，在两个相邻边设置有激励窗口，两个激励窗口分别与一个输入端口相连。

9.根据权利要求1所述双极化共口径阵列天线，其特征在于：所有介质层的介质板为Rogers RO4003C，介电常数为3.55，损耗角正切为0.0027，厚度为0.813mm；所有金属层的厚度均为1盎司，整个天线的剖面高度为0.27个自由空间波长。

10.根据权利要求7所述双极化共口径阵列天线，其特征在于：第一介质层上圆柱形金属化腔体的直径为6mm；第二金属层上十字缝隙的长度为2.7mm，宽度为0.3mm；第二介质层内的方形腔体是尺寸为16mm×16mm的基片集成波导方形腔体；第三金属层上的十字耦合缝隙长度为2.3mm，宽度为0.3mm；第三介质层内的横向基片集成波导和纵向基片集成波导的宽度为6.4mm，第三介质层内横向基片集成波导和纵向基片集成波导各相交处四周的金属化通孔的直径均为0.3mm，相对于相交处中心3.5mm；第四金属层上的横缝隙长度为3.3mm，宽度为0.3mm，同组内两个横缝隙的间距为2.2mm。