[发明专利]一种高增益窄波束微带阵列天线的结构与设计方法

权利要求书

1.一种高增益窄波束微带阵列天线的结构，其特征在于，包括：第一金属层、第二高频介质层以及第三金属层；

所述第一金属层包括：天线阵列部分以及馈线传输部分；

所述天线阵列部分由24列子阵列以及功率分配网络构成；

所述馈线传输部分由依次连接的共面波导结构、第一匹配变换段、基片集成波导结构、第二匹配变换段以及微带结构构成；

所述子阵列在俯仰面采用对称结构，并通过所述功率分配网络合成，其合成端口为所述微带结构；

所述共面波导结构直接与收发芯片连接。

2.根据权利要求1所述的一种高增益窄波束微带阵列天线的结构，其特征在于，所述子阵列包括：8个阵元以及次馈线；

所述阵元的长度为0.5个介质波导波长；

两个所述阵元之间通过长度为0.5个介质波导波长的所述次馈线串联。

3.根据权利要求1所述的一种高增益窄波束微带阵列天线的结构，其特征在于，所述高增益窄波束微带阵列天线的俯仰面的副瓣电平为-20 dB。

4.根据权利要求1所述的一种高增益窄波束微带阵列天线的结构，其特征在于，所述功率分配网络包括：横向主馈线、四分之一波长阻抗变换线和1分2合路器；

所述四分之一波长阻抗变换线位于所述横向主馈线与所述子阵列相交连接处，调整所述四分之一波长阻抗变换线的宽度，可实现泰勒分布加权的功率分配。

5.根据权利要求1所述的一种高增益窄波束微带阵列天线的结构，其特征在于，所述高增益窄波束微带阵列天线的方位面的副瓣电平为-25 dB。

6.根据权利要求1所述的一种高增益窄波束微带阵列天线的结构，其特征在于，所述第一匹配变换段包括：共面波导与基片集成波导匹配变换段；

所述共面波导与基片集成波导匹配变换段，用于连接所述共面波导结构和所述基片集成波导结构，实现此处的阻抗匹配。

7.根据权利要求1所述的一种高增益窄波束微带阵列天线的结构，其特征在于，所述第二匹配变换段包括：基片集成波导与微带传输线匹配变换段；

所述基片集成波导与微带传输线匹配变换段，用于连接所述基片集成波导结构和所述微带结构，实现此处的阻抗匹配。

8.根据权利要求1所述的一种高增益窄波束微带阵列天线的结构，其特征在于，所述第一金属层还包括：金属化过孔；

所述金属化过孔，用于连接所述第一金属层与所述第三金属层。

9.根据权利要求1所述的一种高增益窄波束微带阵列天线的结构，其特征在于，所述高增益窄波束微带阵列天线的H面半功率波束宽度为3.7度。

10.根据权利要求1所述的一种高增益窄波束微带阵列天线的结构，其特征在于，所述高增益窄波束微带阵列天线的E面半功率波束宽度为14度。

11.一种高增益窄波束微带阵列天线的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：

根据预期半功率波束宽度确定天线阵列部分的子阵列数量以及子阵列中阵元的数量；

根据预期副瓣电平和带宽确定采用切比雪夫分布和泰勒分布结合的方式；

根据切比雪夫加权的方式确定所述阵元的宽度；

根据泰勒分布加权的方式确定功率分配网络的四分之一波长阻抗变换线的宽度；

根据频率和阻抗匹配原理确定馈线传输部分的基片集成波导结构的形状和尺寸；

根据最小损耗理论和结构需求确定共面波导结构的形状和尺寸；

将所述天线阵列部分与所述馈线传输部分连接构成第一金属层的图案；

将所述第一金属层、第二高频介质层以及第三金属层，利用表面处理工艺进行处理，实现高增益窄波束微带阵列天线的设计。