[发明专利]一种平面集成的微波毫米波共口径边射天线

说明书

本发明提供了一种平面集成的微波毫米波共口径边射天线，包括：毫米波贴片天线阵列，由四个高频辐射金属贴片按方形阵列排布设置在第一基板上形成；微波天线阵列，由四个低频辐射金属贴片按方形阵列排布设置在所述第一基板上形成；SIW功分结构，包括第一金属通孔结构、第二金属通孔结构、第三金属通孔结构、第一金属层以及第二金属层；金属地；以及低频馈电微带线。本发明的一种平面集成的微波毫米波共口径边射天线，将毫米波贴片天线阵列共面嵌入微波天线之中，利用SIW功分结构可以实现高效率馈电，能有效克服大频率比共口径边射天线设计中所存在的微波天线与毫米波天线“基片厚度不对等”问题，从而实现高低频天线的平面集成。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种平面集成的微波毫米波共口径边射天线。

背景技术

随着5G技术的飞速发展，频段数量的增加以及性能指标的提升，给高度追求小型化和轻薄化的无线终端设备造成了前所未有的设计挑战。终端天线面临着如何在本已十分受限的空间内对新增的微波频段天线与毫米波频段天线阵列进行设计集成这一显著问题。其中，微波天线须在实现宽带或双频带的同时具备极低的剖面高度以满足设备的轻薄化需求。为了克服较高的传输损耗，毫米波天线须以阵列形式实现，增益通常要在10dBi以上。可以预测，该问题还将随着更多微波及毫米波新增频谱的纳入(如广电的700MHz频段，毫米波WLAN的45GHz、60GHz等频段、卫星通信网的Ka/Q/V等频段)而变得愈发棘手。微波/毫米波共口径天线技术是解决上述问题的一条有效途径，通过实现微波天线与毫米波阵列的物理口径共享，可以大大减小待集成天线的实际“占地面积”，从而有效缓解终端设备的空间布局压力。在此背景下，设计一款微波毫米波共口径天线具有重要的研究意义和应用价值。

随着各类无线终端快速发展，其内部要集成越来越多的微波与毫米波频段天线的迫切需求促使研究人员和工程师开始关注微波/毫米波共口径天线的研究与开发。目前，天线共口径的方式主要有四种，第一种是通过将两副不同频率的天线相邻放置来实现，这种共口径天线实现形式对空间的利用效率并不高；第二种是高低频天线的层叠放置，例如毫米波天线放置在微波天线的上方，但是这种天线的剖面过高，并且往往在天线结构中间存在空气层，导致无法实现一个较高的集成度；第三种是基于模式复合结构的微波/毫米波共口径天线，模式复合结构是指将经典的双导体传输线例如微带线、带状线、共面波导等的一个导体利用基片集成波导SIW来替换，从而实现低频信号走经典传输线，而高频信号走SIW的微波/毫米波双模传输结构，但是这类结构更适用于端射天线设计，如用于边射天线设计则往往存在高低频天线的带宽较窄问题；第四种是嵌入式结构，即将毫米波天线嵌入到微波天线中间，这种技术具备极佳的高低频独立设计能力，因此极具应用潜力。然而，目前针对嵌入式结构的研究还不够深入，已发表的基于嵌入式结构的天线仅仅是将单个毫米波天线嵌入到传统的微带贴片天线当中，存在毫米波天线增益较低和微波天线带宽较窄的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种平面集成的微波毫米波共口径边射天线，将毫米波贴片天线阵列共面嵌入微波天线之中，利用SIW功分结构可以实现高效率馈电，能有效克服大频率比共口径边射天线设计中所存在的微波天线与毫米波天线“基片厚度不对等”问题，从而实现高低频天线的平面集成。

为了实现以上目的，本发明采取的一种技术方案是：