[发明专利]一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线

说明书

本发明公开了一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线，包括介质板，介质板的底面设置有金属地板，介质板的正面刻蚀有四个方形贴片，方形贴片的任一对相邻的两个侧边均开有若干金属通孔，金属通孔与金属地板连接，方形贴片上设有馈电端口，解决了现有技术中存在的于波导的调控只能维持在一定的角度的问题。

技术领域

本发明属于波导天线技术领域，涉及一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线。

背景技术

随着5G技术的兴起，特别是sub-6频段的商用化日益成熟，作为通信系统终端，对于sub-6天线的研究同时掀起一轮新的高潮，受制于空间的限制，小型化多功能天线受到人们越来越多的追捧，其中重要的一个分类就是多波束天线，这类天线可以在同一种天线结构中全时或是分时产生不同类型的波束，实现不同的功能，促进整个系统的简单化设计，是一种行之有效的手段。这些天线可以在预期的方向形成波束，使网络避开干扰和噪声源，从而为减少多径衰落现象提供了一种有效的方法。因此，它们提供更高的单噪声比(SNR)、更高的分集增益和更高的数据传输速率。传统的多波束天线一般需要多层天线结构和昂贵而复杂的移相网络，它们不适合低价的现代商用便携式无线收发器。一些学者在研究多波束天线方面取得了很大的进步，效果很好，该天线阵列基于宽带贴片天线单元和巴特勒矩阵馈电网络。有一个广泛的辐射模式，用于广角光束控制，并允许同时操作两个正交的线偏振，

基片集成波导(SIW)的出现满足了人们对于低剖面天线的需求，这种形式的天线结构简单，具有较高的Q值和方向性，它们可以很容易地与电路集成。为了实现紧凑的尺寸，在无源器件和天线的设计中引入虚拟磁壁的半模式或四分之一模式基片集成波导引起人们的关注。

利用半模或是四分之一模式的基片集成波导(QMSIW)的小型化特性实现对波束的调控也是当下研究的热点。但是，目前，利用半模或是四分之一模式的基片集成波导，有的只能实现单一倾斜波束，有的对于波导的调控只能维持在一定的角度，缺少小角度波束调控的能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线，解决了现有技术中存在的于波导的调控只能维持在一定的角度的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线，包括介质板，介质板的底面设置有金属地板，介质板的正面刻蚀有四个方形贴片，方形贴片的任一对相邻的两个侧边均开有若干金属通孔，金属通孔与金属地板连接，方形贴片上设有馈电端口。

本发明的特点还在于：

方形贴片上均刻蚀一个条带性缝隙。

四个方形贴片相邻放置，四个方形贴片上的金属地板均相对，四个方形贴片相邻组成一个正方形。

相邻的两个方形贴片之间共享金属通孔。

方形贴片采用同轴馈电。

本发明的有益效果是：本发明的目的是提供一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线，解决了现有技术中存在的于波导的调控只能维持在一定的角度的问题。可以实现170MHz工作带宽(2.5GHz-2.67GHz)，在工作频带内，相邻单元之间的耦合基本大于15dB，说明相近单元之间的相互影响较小，组阵之后不会降低天线整体性能，也验证了共用金属通孔设计的可行性。通过对四个端口的相位和幅度的控制，可以实现19种不同状态波束的调控，一共分为四种类型，其中第一类是多端口形式全空间调控，包括8 种倾斜角波束，另外还有单端口馈电形式的全空间调控，包括4种倾斜角波束，第二类是双波束形式，一共有4种波束形式，分别是x轴、y轴和两条对角线实现双波束覆盖。第三类是多波束形式，包含一个环形波束和一个四波束。第四类是波束聚焦，在+Z方向上实现高增益天线阵列。利用多波束辐射覆盖几乎所有空间区域的多端口天线。

附图说明

图1是本发明一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线中单元结构示意图；