[发明专利]一种多层基片集成波导阵列天线

摘要

本发明公开了一种多层基片集成波导阵列天线，包括从下往上依次层叠的平面波激励层、功分器层和天线辐射层，所述的平面波激励层产生平面波并耦合至功分器层，进而通过功分器层进行合理的功率分配并馈入给天线辐射层，天线辐射层中的各个天线单元得到合理的电磁波幅度和相位并将电磁波辐射至自由空间。本发明通过所述的平面波激励层采用平面抛物面式平面波激励结构，从而在较宽的频带内将球面波转换为特性较好的平面波，进而使本发明天线满足宽频带、低副瓣的工作要求并实现高效率；通过在平面波激励层、功分器层和天线辐射层采用多层基片集成波导结构，使本发明天线整体结构简单紧凑、易加工、成本低，便于系统小型化和集成应用。

主权项

一种多层基片集成波导阵列天线，其特征在于：包括从下往上依次层叠的平面波激励层(11)、功分器层(12)和天线辐射层(13)；所述的平面波激励层(11)包括从下往上层叠的一号下层基片集成波导(1101)及一号上层基片集成波导(1102)；所述的一号下层基片集成波导(1101)包括下介质基板(22)、位于下介质基板(22)上的下金属化通孔(24)、附着在下介质基板(22)上下表面的下覆铜层(21)及上覆铜层(23)，在下介质基板(22)上设置有同轴馈电端口(2201)、呈抛物线状的抛物面式基片集成波导(2203)、位于抛物面式基片集成波导(2203)的焦点上的平面喇叭(2202)；在上覆铜层(23)上设置有呈抛物面式缝隙状的平面波输出端口(2301)，且该平面波输出端口(2301)与抛物面式基片集成波导(2203)的边缘之间设有间距；所述的一号上层基片集成波导(1102)包括上介质基板(32)、位于上介质基板(32)上的上金属化通孔(34)及附着在上介质基板(32)上下表面的一号覆铜层(33)及二号覆铜层(31)，在一号覆铜层(33)上设置有一号输出端口(3301)，在二号覆铜层(31)上设置有平面波输入端口(3101)；所述的功分器层(12)包括从下往上依次层叠的二号下层基片集成波导(1201)、二号中层基片集成波导(1202)和二号上层基片集成波导(1203)；所述的二号下层基片集成波导(1201)、二号中层基片集成波导(1202)和二号上层基片集成波导(1203)均包括一号介质基板、位于一号介质基板上下表面的覆铜层及位于一号介质基板上的金属化通孔；在二号下层基片集成波导(1201)介质基板的上下表面覆铜层上分别开设有二号输出端口(4301)及一号输入端口(4101)，在二号中层基片集成波导(1202)介质基板的上下表面覆铜层上分别开设有三号输出端口(5301)及二号输入端口(5101)；在二号上层基片集成波导(1203)介质基板的上下表面覆铜层上分别开设若干条四号输出端口(6301)及三号输入端口(6101)；所述的天线辐射层(13)包括三号基片集成波导(1301)，该三号基片集成波导(1301)包括二号介质基板(72)、位于二号介质基板(72)上的金属化通孔(74)及位于二号介质基板(72)上下表面的覆铜层，在二号介质基板(72)上下表面的覆铜层上分别设置有若干条辐射端口(7301)及若干条输入端口(7101)；当一号下层基片集成波导(1101)、一号上层基片集成波导(1102)从下往上依次层叠组成平面波激励层时，平面波输出端口(2301)与平面波输入端口(3101)相重合；当二号下层基片集成波导(1201)、二号中层基片集成波导(1202)、二号上层基片集成波导(1203)从下往上依次层叠构成功分器层时，二号输出端口(4301)与二号输入端口(5101)相重合，三号输出端口(5301)与所述的三号输入端口(6101)相重合；当平面波激励层(11)与功分器层(12)从下往上层叠时，平面波激励层(11)的输出端口(3301)与功分器层(12)的输入端口(4101)相重合；当功分器层(12)与天线辐射层(13)从下往上层叠时，功分器层(12)的四号输出端口(6301)与天线辐射层(13)的输入端口(7101)相重合；电磁波信号经同轴馈电端口(2201)输入到平面喇叭(2202)中，再通过平面喇叭(2202)照射到抛物面式基片集成波导(2203)边缘反射后转变为平面波，此平面波通过平面波输出端口(2301)耦合至平面波输入端口(3101)并传输至一号输出端口(3301)；平面波从一号输出端口(3301)耦合至功分器层(12)，并通过功分器层(12)进行合理的功率分配并馈入给天线辐射层(13)，天线辐射层(13)中的各个天线单元得到合理的电磁波幅度和相位并将电磁波辐射至自由空间；在同轴馈电端口(2201)所在位置的基片集成波导的宽度满足TE10模的单模传输条件。