[发明专利]内嵌馈电线极化平面多层异质介质集成天线

说明书

本发明公开了一种内嵌馈电线极化平面多层异质介质集成天线，由上辐射介质基板（2）、馈电激励基板（1）和下辐射介质基板（3）三层基板依次上下叠合构成；上下两面的金属层（10）和两条金属化墙（11）在馈电激励基板（1）中形成介质填充波导（12）；介质填充波导（12）是天线的馈电波导，其一端是天线的馈电端（121），另一端是开路的输出端（122）；介质填充波导（12）宽壁在输出端（122）方向的输出边缘（123）的形状是内凹和对称的，输出边缘（123）的对称轴是介质填充波导（12）宽壁的中心线。本发明实现了辐射介质块的多层异质集成，且实现了内嵌的馈电激励单元与辐射介质块的平面异质集成，同时具有行波馈电激励线极化辐射的功能。

技术领域

本发明涉及一种内嵌馈电线极化平面多层异质介质集成天线，属于集成天线的技术领域。

背景技术

提升集成度是高性能无线应用系统的一个主要发展方向，天线的集成是全系统集成的一个瓶颈，介质天线的集成有助于丰富完善集成天线的类型，以满足全系统集成对集成天线的多样化需求。介质天线是以介质块作为辐射器的天线，具有电尺寸小、频带宽、损耗小、波束类型全面丰富等特性，因而得到广泛的应用。介质天线大致可以分为介质杆天线和介质谐振器天线两类。介质杆天线是行波天线，要求其馈电单元的工作模式是行波，产生端射波束或者前倾的频率扫描波束。线极化介质天线通常由喇叭天线馈电激励，馈电激励喇叭位于介质杆后端。介质杆天线是最早的介质天线，在上世纪七十年代以前，介质天线基本上都是介质杆天线，因此介质天线通常就是指介质杆天线。

线极化介质天线是平面集成难度较大的一种天线类型。其难度主要来源于两方面，首先是由于线极化介质天线的辐射器是单个介质块，用平面集成工艺不仅难以实现介质块，而且由于介质块的介电常数通常要求比较高，而天线的馈电激励单元的介质的介电常数不能太高，尤其是毫米波频段。这样两者的介电常数不同，使得介质块难以和天线的馈电激励单元集成在同一块基板上。其次，现有的线极化介质杆天线的辐射介质块与馈电激励喇叭是前后级联的结构，两者所使用的基板厚度不同，因此难以进行前后级联集成，形成全集成的线极化介质集成天线。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种内嵌馈电线极化平面多层异质介质集成天线，该天线可以采用多层基板混压工艺制作，并解决以下技术问题：（1）辐射介质块的多层异质集成 ；（2）馈电激励单元与辐射介质块的平面异质集成，同时馈电激励单元具有行波馈电激励线极化辐射的功能。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

内嵌馈电线极化平面多层异质介质集成天线，该天线由馈电激励基板、上辐射介质基板和下辐射介质基板三层基板构成，所述上辐射介质基板、馈电激励基板和下辐射介质基板三层基板依次上下叠合构成该天线的辐射介质块；所述馈电激励基板的上下两面均设置一个金属层；每个金属层的两边设有两条连续的金属化墙，以连接上下两面的金属层；上下两面的金属层和两条金属化墙在馈电激励基板中形成一个两端开路的内嵌的介质填充波导，金属层是介质填充波导的宽壁，金属化墙是介质填充波导的窄壁；所述介质填充波导是天线的馈电波导，其一端是天线的馈电端，另一端是开路的输出端；介质填充波导的宽壁在输出端方向的输出边缘的形状是内凹和对称的，输出边缘的对称轴是介质填充波导宽壁的中心线，输出边缘在其本身对称轴上的点是边缘凹点，边缘凹点是输出边缘离馈电端最近的点，输出边缘与介质填充波导的窄壁的四个交点是四个边缘端点；电磁波通过天线的馈电端进入介质填充波导，再经过输出端离开介质填充波导。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述上辐射介质基板和下辐射介质基板的形状及大小相同，且两者在馈电激励基板上垂直投影的位置相同且均位于馈电激励基板的内部。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述介质填充波导宽壁的中心线是上辐射介质基板和下辐射介质基板在馈电激励基板上垂直投影的对称轴，且边缘凹点位于上辐射介质基板和下辐射介质基板在馈电激励基板上垂直投影的内部。