[发明专利]一种空气基片集成波导喇叭馈电的毫米波天线阵列

说明书

本发明公开了一种空气基片集成波导喇叭馈电的毫米波天线阵列，包括基于空气基片集成波导的H面喇叭馈电网络和毫米波平面偶极子天线单元，H面喇叭馈电网络包括三层介质基片，中间层介质基片上设置有贯穿第三金属层、第二介质层和第四金属层的金属化通孔，中间层介质基片挖空形成空气填充结构，空气填充结构内设置有若干金属通孔阵列用于形成H面喇叭馈电网络的输出端口，毫米波平面偶极子天线单元连接着H面喇叭馈电网络的输出端口。本发明通过在空气基片集成波导H面喇叭中引入金属通孔阵列和移相结构，可同时实现高辐射效率和高口径效率，解决了现有天线阵列口径效率和辐射效率低的问题，适用于毫米波无线通信应用。

技术领域

本发明涉及微波毫米波领域，具体涉及一种空气基片集成波导喇叭馈电的毫米波天线阵列。

背景技术

基于基片集成波导的H面喇叭天线可提供较高增益的端向辐射波束，且天线具有简单平面结构，因此在毫米波无线通信应用中受到广泛关注。同时，基于基片集成波导的H面喇叭天线还可作为馈电网络激励其他平面天线，以获得更高的天线增益。然而由于喇叭天线口面电场的幅度和相位分布不均匀，导致其激励的天线阵列口径效率较低。另一方面，随着工作频率升高到毫米波频段，基片集成波导的介质损耗增大，这使得基片集成波导H面喇叭天线馈电网络的插入损耗增加，降低了天线阵列的辐射效率。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种空气基片集成波导喇叭馈电的毫米波天线阵列，可以同时提高同类天线阵列的口径效率和辐射效率。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种空气基片集成波导喇叭馈电的毫米波天线阵列，包括基于空气基片集成波导的H面喇叭馈电网络和天线单元，所述H面喇叭馈电网络包括三层介质基片，由上往下分别为上层介质基片、中间层介质基片和下层介质基片，所述中间层介质基片由上往下分别为第三金属层、第二介质层和第四金属层，所述中间层介质基片上设置有贯穿第三金属层、第二介质层和第四金属层的金属化通孔，所述中间层介质基片挖空形成空气填充结构，所述空气填充结构内设置有若干金属通孔阵列用于形成H面喇叭馈电网络的输出端口，所述天线单元连接着H面喇叭馈电网络的输出端口。

进一步地，所述上层介质基片由上往下分别为第一金属层、第一介质层和第二金属层，所述下层介质基片由上往下分别为第五金属层、第三介质层和第六金属层。

进一步地，所述H面喇叭馈电网络的输入端口连接着第一转接结构，所述第一转接结构用于将输入端口连接至微带线。

进一步地，所述第二介质层上设置有第二转接结构，所述第二转接结构连接着第一转接结构用于转接微带线至接地共面波导，毫米波天线阵列通过第二转接结构连接至同轴接头实现馈电。

进一步地，所述天线单元印刷在第二介质层上，且连接着H面喇叭馈电网络的输出端口形成天线阵列。

进一步地，所述天线单元为毫米波平面偶极子天线单元。

进一步地，所述第二介质层在其辐射口面前方的介质向辐射方向延伸形成延伸部，能够有效提高天线的增益。

进一步地，所述空气填充结构中位于金属通孔阵列之间设置有空气基片集成波导移相器，所述空气基片集成波导移相器用于调控端口输出信号之间的相位差，实现馈电网络的等幅同相输出。

进一步地，所述第一转接结构为渐变结构，将空气基片集成波导喇叭的输入端口连接至微带线，便于天线馈电。

本发明的创新点主要在于基于空气基片集成波导喇叭的馈电网络设计，该馈电网络由于是空气填充结构，具有较低的插入损耗，可提高天线阵列的辐射效率；同时由于金属通孔阵列和移相结构的引入使得该馈电网络具有等幅同相信号输出，从而可提高天线阵列的口径效率。