專(zhuān)利名稱(chēng)：基片集成波導(dǎo)雙頻寬帶縫隙陣列天線(xiàn)單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在通訊系統(tǒng)中使用的天線(xiàn)，尤其涉及一種基片集成波導(dǎo)雙頻寬帶縫隙陣列天線(xiàn)單元。
背景技術(shù)：
微波毫米波天線(xiàn)在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中得到了大量廣泛的應(yīng)用。作為通信系統(tǒng)的一個(gè)必不可少的部件，現(xiàn)代通信系統(tǒng)對(duì)微波毫米波天線(xiàn)提出了很高的要求。首先它應(yīng)當(dāng)具有較寬的工作帶寬、較高的增益和較好的方向性；其次天線(xiàn)能夠很方便的集成到其它系統(tǒng)電路之中；第三天線(xiàn)的尺寸要小，重量要輕，加工的成本要低，從而能夠使用于大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)。另外，在某些特定的通信系統(tǒng)之中，對(duì)天線(xiàn)有著特定的要求。例如，在以FDD方式工作的通信系統(tǒng)之中，要求天線(xiàn)能夠在兩個(gè)頻帶分別獨(dú)立工作，在頻帶之間需要有一定的隔離帶以提高通信信號(hào)的隔離度。所以天線(xiàn)性能的好壞直接影響到系統(tǒng)的性能。利用傳統(tǒng)的矩形金屬波導(dǎo)，能夠?qū)崿F(xiàn)高性能的微波毫米波天線(xiàn)。但是這類(lèi)天線(xiàn)對(duì)加工的精度要求很高，特別是毫米波波段，天線(xiàn)的加工精度很難控制，這從而又直接影響了天線(xiàn)的性能。另一方面，這類(lèi)天線(xiàn)很難集成。它需要一些比較復(fù)雜精密的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)才能將天線(xiàn)和系統(tǒng)電路無(wú)隙的結(jié)合在一起。以上原因直接決定了，傳統(tǒng)的矩形金屬波導(dǎo)天線(xiàn)加工成本比較昂貴，難以直接實(shí)現(xiàn)天線(xiàn)與系統(tǒng)之間的無(wú)隙集成。微帶形式天線(xiàn)雖然重量輕、體積小，但是它容易受到外部的干擾，同時(shí)它具有不需要的背向輻射，因此需要設(shè)計(jì)一種合適的天線(xiàn)來(lái)滿(mǎn)足通信系統(tǒng)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種工作于較寬帶寬的基片集成波導(dǎo)雙頻寬帶縫隙陣列天線(xiàn)單元，具有體積小、重量輕、高Q值、低損耗、低成本、易于集成的微波毫米波天線(xiàn)，適合于微波毫米波集成電路的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種用于通訊系統(tǒng)的基片集成波導(dǎo)雙頻寬帶縫隙陣列天線(xiàn)單元，包括雙面覆有金屬貼片的介質(zhì)基片，在介質(zhì)基片上設(shè)有基片集成波導(dǎo)，基片集成波導(dǎo)的一端短路，在基片集成波導(dǎo)內(nèi)且位于中心線(xiàn)的兩側(cè)分別設(shè)有槽和調(diào)諧金屬化通孔，上述基片集成波導(dǎo)由2行金屬化通孔組成，上述基片集成波導(dǎo)的一端短路是由金屬化通孔封閉。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明是利用了基片集成波導(dǎo)具有高Q值、低損耗的特點(diǎn)，首先在介質(zhì)基片的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了基片集成波導(dǎo)。這種波導(dǎo)工作具有和矩形金屬波導(dǎo)相類(lèi)似的傳輸特性和場(chǎng)分布；然后，利用基片集成波導(dǎo)可以形成寬邊縫隙陣列，這種陣列天線(xiàn)具有類(lèi)似于傳統(tǒng)矩形金屬波導(dǎo)寬邊縫隙陣列天線(xiàn)的特性；同時(shí)我們通過(guò)在基片集成波導(dǎo)縫隙陣列天線(xiàn)單元的槽之間加入了和輻射縫隙數(shù)目相同的調(diào)諧金屬通孔，從而使天線(xiàn)可以分別獨(dú)立的工作于兩個(gè)頻帶，同時(shí)拓寬了每個(gè)頻帶的帶寬。在這種基片集成波導(dǎo)雙頻寬帶縫隙陣列天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)中，所有的結(jié)構(gòu)都是利用在介質(zhì)基片上打一系列的金屬通孔陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而有利于這種天線(xiàn)在微波毫米波電路設(shè)計(jì)中的集成；將本發(fā)明與饋電網(wǎng)絡(luò)組合可形成陣列天線(xiàn)，天線(xiàn)陣列的饋電網(wǎng)絡(luò)可以全部由多路寬帶基片集成波導(dǎo)功分器(如圖7所示)來(lái)實(shí)現(xiàn)，利用這種饋電網(wǎng)絡(luò)形成的基片集成波導(dǎo)雙頻寬帶縫隙陣列天線(xiàn)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，損耗比較小。具體優(yōu)點(diǎn)如下1)這種天線(xiàn)在微波毫米波電路的設(shè)計(jì)中易于集成。這是由于這種天線(xiàn)陣列和饋電網(wǎng)絡(luò)完全在介質(zhì)基片上利用金屬通孔實(shí)現(xiàn)，從而它能夠較好的和其他微波毫米波電路的集成，成本低；2)這種天線(xiàn)能夠分別獨(dú)立的工作于兩個(gè)頻帶，每個(gè)頻帶具有較寬的帶寬；3)這種天線(xiàn)具有較高的Q值，較低的損耗以及較高的增益。
4)這種天線(xiàn)具有較小的背向輻射，同時(shí)具有垂直于輻射縫隙所在平面的輻射方向圖。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)俯視圖。
圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)背視圖。
圖3是本發(fā)明金屬化通孔結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明的天線(xiàn)反射系數(shù)測(cè)試結(jié)果圖。
圖5是本發(fā)明的天線(xiàn)在10.75GHz時(shí)H面輻射方向圖的設(shè)計(jì)和測(cè)試結(jié)果。
圖6是本發(fā)明的天線(xiàn)在10.75GHz時(shí)E面輻射方向圖的設(shè)計(jì)和測(cè)試結(jié)果。
圖7是本發(fā)明的一種陣列天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
一種用于通訊系統(tǒng)的基片集成波導(dǎo)雙頻寬帶縫隙陣列天線(xiàn)單元，包括雙面覆有金屬貼片2、3的介質(zhì)基片1，在介質(zhì)基片1上設(shè)有基片集成波導(dǎo)4，基片集成波導(dǎo)4的一端短路，在基片集成波導(dǎo)4內(nèi)且位于中心線(xiàn)的兩側(cè)分別設(shè)有槽51、52和調(diào)諧金屬化通孔61、62，上述基片集成波導(dǎo)4由2行金屬化通孔71、72組成，上述基片集成波導(dǎo)4的一端短路是由金屬化通孔8封閉。上述金屬化通孔是在介質(zhì)基片上開(kāi)設(shè)通孔，在通孔壁上設(shè)置金屬套9并將金屬套與覆于介質(zhì)基片雙側(cè)的金屬貼片連接起來(lái)。
本發(fā)明在X波段所實(shí)現(xiàn)了上述基片集成波導(dǎo)雙頻寬帶縫隙陣列天線(xiàn)的設(shè)計(jì)。用來(lái)構(gòu)成基片集成波導(dǎo)金屬通孔的直徑為0.4mm，通孔之間的間距為0.8mm，介質(zhì)基片的相對(duì)電介電常數(shù)為2.2，介質(zhì)基片的厚度為0.5mm。測(cè)試結(jié)果如圖4、5、6所示(測(cè)試結(jié)果中包括了SMA轉(zhuǎn)接頭損耗)。我們可以看出，在10.65GHz-11.1GHz和11.28GHz-11.83GHz頻段內(nèi)該天線(xiàn)的反射系數(shù)小于-10dB，此時(shí)天線(xiàn)呈現(xiàn)了一定的雙頻特性。該天線(xiàn)在10.75GHz時(shí)H面三分貝輻射方向圖波瓣寬度約為12度，E面三分貝輻射方向圖寬度約為20度。H面輻射方向圖的最大副瓣為-13.6dB，E面輻射方向圖的最大副瓣為-12.12dB。該天線(xiàn)在10.75GHz時(shí)的增益為18.47dBi。
權(quán)利要求
1.一種用于通訊系統(tǒng)的基片集成波導(dǎo)雙頻寬帶縫隙陣列天線(xiàn)單元，其特征在于包括雙面覆有金屬貼片(2、3)的介質(zhì)基片(1)，在介質(zhì)基片(1)上設(shè)有基片集成波導(dǎo)(4)，基片集成波導(dǎo)(4)的一端短路，在基片集成波導(dǎo)(4)內(nèi)且位于中心線(xiàn)的兩側(cè)分別設(shè)有槽(51、52)和調(diào)諧金屬化通孔(61、62)，上述基片集成波導(dǎo)(4)由2行金屬化通孔(71、72)組成，上述基片集成波導(dǎo)(4)的一端短路是由金屬化通孔(8)封閉。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于通訊系統(tǒng)的基片集成波導(dǎo)雙頻寬帶縫隙陣列天線(xiàn)單元，包括雙面覆有金屬貼片的介質(zhì)基片，在介質(zhì)基片上設(shè)有基片集成波導(dǎo)，基片集成波導(dǎo)的一端短路，在基片集成波導(dǎo)內(nèi)且位于中心線(xiàn)的兩側(cè)分別設(shè)有槽和調(diào)諧金屬化通孔，上述基片集成波導(dǎo)由2行金屬化通孔組成，上述基片集成波導(dǎo)的一端短路是由金屬化通孔封閉；本發(fā)明提供一種工作于較寬帶寬的基片集成波導(dǎo)雙頻寬帶縫隙陣列天線(xiàn)單元，具有體積小、重量輕、高Q值、低損耗、低成本、易于集成的微波毫米波天線(xiàn)，適合于微波毫米波集成電路的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01Q1/38GK1700514SQ20051004031
公開(kāi)日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2005年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月30日
發(fā)明者洪偉, 郝張成, 吳柯 申請(qǐng)人:東南大學(xué)