專利名稱：介質基片集成波導縫隙陣列天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可在通信系統(tǒng)的天線和饋電模塊中應用的天線，尤其涉及一種介質基片集成波導縫隙陣列天線。
背景技術：
傳統(tǒng)的金屬波導縫隙陣列天線具有主瓣寬度窄、方向圖可以賦形、交叉極化電平低等優(yōu)異特性，被廣泛應用于微波毫米波雷達和通信系統(tǒng)之中。完整的金屬波導縫隙陣列天線系統(tǒng)由多個金屬波導組成，在其中一部分波導的壁上開縫隙形成縫隙陣列，另一部分波導作為饋電網(wǎng)絡。這樣就無法避免地存在一些缺陷1)體積較大、重量很重、移動困難。
2)材料成本較高、加工成本昂貴，而且由于其移動困難造成了相關的機械成本的增加。
3)制造精度無法保證天線工作正常，這樣在加工完成后還需要一個調整過程以修正誤差。無法批量生產(chǎn)。
4)需要專門的轉換裝置才能和雷達及天線系統(tǒng)中的其它模塊相連接。這些缺陷使得此類天線存在著造價極為昂貴的缺點。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種易于生產(chǎn)、尤其是易于批量生產(chǎn)且制造精度高、并能提高天線性能的介質基片集成波導縫隙陣列天線。
本發(fā)明采用如下技術方案一種用于無線通信、雷達、電子導航與電子對抗等電子設備的介質基片集成波導縫隙陣列天線，包括介質基片板，在介質基片板的正反兩面均設有金屬箔，在其中一面的金屬箔上刻蝕有縫隙陣列和微帶功分器，縫隙陣列單元與微帶功分器連接，在介質基片板和金屬箔設有互通通孔且該通孔為金屬化通孔，金屬化通孔呈“U”形排列，呈“U”形排列的金屬化通孔將縫隙陣列單元包圍其內。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點本發(fā)明是在一塊介質基片上形成了整個天線和饋電系統(tǒng)。首先，通過在介質基片上打多排金屬通孔形成多個平行的介質基片集成波導，這種波導工作于主模狀態(tài)時具有和矩形金屬波導相類似的傳輸特性和場分布。相鄰的通孔間距以及排與排之間的距離都根據(jù)實際要求確定。然后在介質基片的表面金屬層上蝕刻出縫隙陣列，每個縫隙的長度和位置都可以通過精確地計算確定，使其滿足有源導納諧振條件并位于短路波導中駐波的波峰上。這樣形成的波導縫隙陣列被完全集成在一塊介質基片上，而且成熟的PCB、LTCC等加工工藝保證了制造的精度和可靠性。最后利用微帶功率分配器把輸入功率分配到幾個平行的微帶線上，再通過低損耗的微帶—介質基片集成波導連接，把功率饋入介質基片集成波導中。本發(fā)明把饋電網(wǎng)絡和波導縫隙陣列集成到同一塊介質基片上。本發(fā)明具有如下具體優(yōu)點1)主瓣寬度窄、方向圖可以賦形、交叉極化電平低。主瓣寬度窄提高了天線的定向輻射能力，使其能夠滿足苛刻軍事需要；可以賦形的方向圖使得這種天線可以廣泛應用于各種雷達和通信系統(tǒng)；而交叉電平低可以更好地消除噪聲，保證極化的純度。
2)體積小、重量輕、易于集成、加工成本低。這種介質基片集成波導縫隙陣列天線完全在一塊介質基片上實現(xiàn)整個天線和饋電系統(tǒng)。和傳統(tǒng)的金屬波導縫隙陣列天線比較，它的體積和重量都要小得多。而且由于可以利用成熟的PCB、LTCC等工藝技術加工，使其加工成本大大降低。
3)制造精度高，可以批量生產(chǎn)。PCB等制造工藝的精度要大大優(yōu)于金屬波導的制作和開槽工藝。這就保證了每次加工出的天線都能符合設計要求，不需要修正誤差的過程。這樣為大規(guī)模批量生產(chǎn)提供了可能。


圖1是本發(fā)明實施例的結構主視圖。
圖2是本發(fā)明實施例的結構俯視圖。
圖3是本發(fā)明實施例的結構后視圖。
圖4是本發(fā)明實施例的金屬化通孔結構示意圖。
圖5是整個天饋系統(tǒng)的插入損耗的測試結果圖。
圖6是本發(fā)明E面方向圖的計算和測試結果比較圖。
圖7是本發(fā)明H面方向圖的計算和測試結果比較圖。
具體實施例方式
實施例1一種用于無線通信、雷達、電子導航與電子對抗等電子設備的介質基片集成波導縫隙陣列天線，包括介質基片板1，在介質基片板1的正反兩面均設有金屬箔5、6，在其中一面的金屬箔5上刻蝕有縫隙陣列3和微帶功分器4，縫隙陣列單元與微帶功分器4連接，在介質基片板1和金屬箔5、6設有互通通孔2且該通孔2為金屬化通孔，金屬化通孔呈“U”形排列，呈“U”形排列的金屬化通孔將縫隙陣列單元包圍其內。
實施例2本實施例在10GHz上實現(xiàn)了以上介紹的介質基片集成波導縫隙陣列天線。介質基片的介電長度等于2.4，厚度為1.5mm，損耗角正切小于千分之一。用來構成介質集成波導金屬通孔的直徑為1mm，通孔之間的間距為2mm，介質基片集成波導的寬度為12.46mm，相鄰的介質基片集成波導間距為2.54mm。微帶線寬度為2.4mm，功分器分成一分二、二分四兩級，其中的分支線長度為5.40mm，寬度等于1.19mm。
在介質基片的金屬表面上蝕刻出4×4共16個縫隙。各縫隙的長度和相對于波導中心線的位移可見下表

本發(fā)明的工作過程是功率首先通過微帶功分器分配到各個微帶分支，再經(jīng)過微帶—介質基片集成波導連接進入介質基片集成波導。進入波導的功率通過基片的金屬表面蝕刻出的縫隙陣列輻射出去，縫隙長度和位置的不同將給輻射出的方向圖賦予不同的形狀。每個縫隙都必須工作在諧振條件下，使得天線有較小的插入損耗。接收天線的工作過程與之相反。
權利要求
1.一種用于無線通信、雷達、電子導航與電子對抗等電子設備的介質基片集成波導縫隙陣列天線，其特征在于包括介質基片板(1)，在介質基片板(1)的正反兩面均設有金屬箔(5、6)，在其中一面的金屬箔(5)上刻蝕有縫隙陣列(3)和微帶功分器(4)，縫隙陣列單元與微帶功分器(4)連接，在介質基片板(1)和金屬箔(5、6)設有互通通孔(2)且該通孔(2)為金屬化通孔，金屬化通孔呈“U”形排列，呈“U”形排列的金屬化通孔將縫隙陣列單元包圍其內。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于無線通信、雷達、電子導航與電子對抗等電子設備的介質基片集成波導縫隙陣列天線，包括介質基片板，在介質基片板的正反兩面均設有金屬箔，在其中一面的金屬箔上刻蝕有縫隙陣列和微帶功分器，縫隙陣列單元與微帶功分器連接，在介質基片板和金屬箔設有互通通孔且該通孔為金屬化通孔，金屬化通孔呈“U”形排列，呈“U”形排列的金屬化通孔將縫隙陣列單元包圍其內；本發(fā)明具有如下優(yōu)點易于生產(chǎn)、尤其是易于批量生產(chǎn)且制造精度高、并能提高天線性能。
文檔編號H01Q21/00GK1719661SQ200510040419
公開日2006年1月11日 申請日期2005年6月8日 優(yōu)先權日2005年6月8日
發(fā)明者洪偉, 顏力, 吳柯, 陳繼新, 華光 申請人:東南大學