[发明专利]一种基于MSTL的频率扫描天线与微带传输线双工共形电路

说明书

本发明公开了一种基于MSTL的频率扫描天线与微带传输线双工共形电路，包括顶层金属板、第一层介质基板、中间层金属板、第二层介质基板、以及底层金属板。本方案现有技术无法满足同一共形电路结构既可以传输射频信号至输出端口又可以辐射射频信号至天线的问题，其电路结构具有低剖面，高增益，波束指向随频率变化，以及易于PCB工艺加工集成的优点。

技术领域

本发明涉及天线领域，具体涉及一种基于MSTL的频率扫描天线与微带传输线双工共形电路。

背景技术

频率扫描天线(又叫漏波天线)是一种两端口电路结构，其辐射的波束指向角度随工作频率的变化而改变。这种天线的工作原理类似于一维天线阵列。这种天线由于采用的是无源结构，它的造价会低廉，并且工作状态和一致性都很稳定。

现阶段频率扫描天线多是基于基片集成波导或者微带传输线做的辐射槽孔，这种天线只能进行选通频段的电磁场辐射。因此如果要实现天线与射频微带电路在同一个结构上都能够进行传输是无法实现的。

模式选择传输线(MSTL)由加拿大蒙特利尔大学的吴珂团队在2016年首次提出。这种结构有着独特的电磁波传播现象。MSTL结构的传输模式会随着频率的提升，“模式转换”现象会自动的发生，属于被动重新配置传播模式，也就是说MSTL传输线在低频段展现的是微带传输线的准TEM波模式，而在高频段由于“模式转换”现象发生，它传输模式转变为类似波导的准TE10模式。这种独特的传输结构就给了一种可以在同一传输结构中传播两种模式的设计方法，只是传输频段不同而已。

由上所述，基于现有技术无法在同一共形的无源结构中满足天线和传输线双工状态，也就是不能实现在同一结构中既可以传输射频电路信号到输出端口的同时也可以传输射频信号至天线发射无线信号。因此，本发明涉及一种基于MSTL传输线在低频段传输射频信号至输出端口、高频段传输射频信号至天线的一体化共形双工电路结构。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种基于MSTL的频率扫描天线与微带传输线双工共形电路。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于MSTL结构的频率扫描天线与微带传输线双工共形电路结构，包括顶层金属板、第一层介质基板、中间层金属板、第二层介质基板、以及底层金属板；

所述的顶层金属板设置在第一层介质基板的顶部，所述的顶层金属板上刻蚀有微带传输线电路的中心金属导体，在中心金属导体两侧布有接地的金属面；

所述的中间层金属板设置在第一层介质基板底部，此金属板起到接地表面作用，所述的中间层金属板中间一排刻蚀有完全相同的等间距分布的矩形缝隙阵列；

所述的第二层介质基板设置在中间层金属板底部；

所述的底层金属板设置第二层介质基板的底部，所述的底层金属板为完全相同的等间距的矩形贴片阵列，与所述的中间层金属板刻蚀的等间距矩形缝隙阵列一一对应；

所述的第一层介质基板上贯穿顶层金属板和中间层金属板的两列短路接地槽孔；两排槽孔位于第一层介质基板的两侧，并且关于中心轴线左右对称分布；所述的两列短路接地槽孔要布置在顶层金属板的两侧接地金属面上；且位于中间层金属板矩形缝隙阵列的外侧；

在上述顶层金属板的两端设置有与所述的顶层金属板的微带传输线中心导体相连接的微带线，所述的微带传输线可以连接外部连接器或者电路端口，用于馈电。

优选地，所述的第一层介质基板两列槽孔内壁镀有导体金属层。

优选地，所述的第一层介质基板两列槽孔从顶层金属板的两侧接地金属面的一端布局延续至另一端。

优选地，所述第一层介质基板采用高介电常数、低损耗角正切值的电路PCB板材。