專(zhuān)利名稱(chēng)：一種微帶勺型饋電縫隙表面波激勵(lì)天線(xiàn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微帶勺型饋電縫隙表面波激勵(lì)天線(xiàn)，屬于無(wú)線(xiàn)電設(shè)備中的天線(xiàn)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，微波技術(shù)正向毫米波波段迅速發(fā)展，世界各國(guó)都在積極研制毫米波元器件和系統(tǒng)。在這樣高的頻段，不論是金屬波導(dǎo)管還是傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)微帶線(xiàn)，都會(huì)因?yàn)槌叽缣?dǎo)致加工精度難以保證，而使損耗增加到難以使用的程度。所以毫米波段的電子系統(tǒng)面臨著的一個(gè)重要問(wèn)題就是如何對(duì)其中的器件進(jìn)行有效的信號(hào)傳輸。表面波傳輸系統(tǒng)因?yàn)樵诟哳l段具有良好的傳輸特性且損耗較小，因此在毫米波段得到廣泛應(yīng)用。常用的結(jié)構(gòu)有介質(zhì)波導(dǎo)、線(xiàn)波導(dǎo)和介質(zhì)線(xiàn)等。其中介質(zhì)波導(dǎo)因?yàn)榧夹g(shù)可靠，可集成化，是毫米波段使用最廣泛的表面波傳輸線(xiàn)。 表面波除了可以作為傳輸線(xiàn)使用外，還可以用于毫米波段的空間功率合成。空間功率合成技術(shù)目前是毫米波、亞毫米波技術(shù)領(lǐng)域中及其活躍的研究課題之一，其基本結(jié)構(gòu)為天線(xiàn)和放大器陣列被安裝在介質(zhì)基板的上面，沿基板表面?zhèn)鬏數(shù)谋砻娌ń?jīng)輸入端進(jìn)入，首先被天線(xiàn)接收，然后經(jīng)放大器放大后再由天線(xiàn)發(fā)送到輸出端，整個(gè)傳輸過(guò)程都沒(méi)有經(jīng)由傳輸線(xiàn)而是采用空間耦合的方式與有源器件直接相連。這種方式可以在毫米波、亞毫米波等波長(zhǎng)很短的頻率上實(shí)現(xiàn)多器件的功率合成。由于所有單元器件并行工作，系統(tǒng)損耗只取決于傳輸模式與有源器件的耦合性能，與單元器件個(gè)數(shù)無(wú)關(guān)，有效的解決了電路合成效率隨單元個(gè)數(shù)增加而下降的問(wèn)題，所以采用該方式可以獲得很高的輸出功率。在上述應(yīng)用中，如何有效激勵(lì)起表面波是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。其基本思路是采用某種方式的源激勵(lì)起表面波，橫電模(TE)或者橫磁模(I'M)模。進(jìn)而在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中考慮表面波定向傳輸?shù)囊螅蕴岣弑砻娌ǖ膫鬏敼β?。因?yàn)楝F(xiàn)代微波集成電路多是平面結(jié)構(gòu)，因此與之相兼容的平面結(jié)構(gòu)表面波激勵(lì)天線(xiàn)越來(lái)越受到歡迎。目前激勵(lì)天線(xiàn)的研究方向也多集中在平面介質(zhì)基板上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種微帶勺型饋電縫隙表面波激勵(lì)天線(xiàn)，其特點(diǎn)是以接地普通介質(zhì)基板中表面波傳播的基本理論為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)出表面波激勵(lì)天線(xiàn)，可以在18GHz附近激勵(lì)起表面波，該激勵(lì)天線(xiàn)采用微帶線(xiàn)對(duì)縫隙進(jìn)行饋電成功的激勵(lì)起了 TM模式的表面波，通過(guò)八木縫隙陣列使表面波實(shí)現(xiàn)定向傳輸。對(duì)于一個(gè)合格的表面波激勵(lì)天線(xiàn)，通常需要具備以下條件I、模式純度(保證傳輸?shù)氖侵鱐E或主TM模)；2、電磁波的傳輸要限制在介質(zhì)基板內(nèi)；3、輸入端的回波損耗盡量??；4、定向傳輸特性好；5、工作頻帶足夠?qū)?。盡管有多種天線(xiàn)形式可以考慮用來(lái)實(shí)現(xiàn)表面波激勵(lì)天線(xiàn)，但縫隙天線(xiàn)無(wú)疑是最合適的。因?yàn)榻拥亟橘|(zhì)基板的主模為T(mén)MO模，接地面上半波長(zhǎng)縫隙的電場(chǎng)剛好可以匹配TMO模的電場(chǎng)，只要采用微帶線(xiàn)對(duì)縫隙進(jìn)行饋電就能激勵(lì)起這種模式，通過(guò)八木縫隙陣列就可以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)的定向傳輸。微帶勺型饋電縫隙表面波激勵(lì)天線(xiàn)分為三層，上，下層為金屬層，中間是介質(zhì)層，上金屬層為天線(xiàn)的微帶饋電結(jié)構(gòu)，微帶饋電單元由50 Q第一微帶線(xiàn)通過(guò)指數(shù)漸變微帶結(jié)構(gòu)與勺型微帶連接組成，激勵(lì)信號(hào)由50 Q第一微帶線(xiàn)開(kāi)始，通過(guò)指數(shù)漸變微帶結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，勺型微帶對(duì)后金屬層的輻射單元饋電，其中，輻射單元是在接地金屬層中開(kāi)設(shè)有三條八木縫隙，實(shí)現(xiàn)定向輻射。介質(zhì)層為聚四氟乙烯，介質(zhì)層用來(lái)傳輸表面波。性能測(cè)試經(jīng)過(guò)數(shù)值計(jì)算和天線(xiàn)測(cè)試，本發(fā)明表面波激勵(lì)天線(xiàn)的工作頻段從17.4GHz到18. 6GHz，相對(duì)帶寬為6. 7%，中心頻率18GHz的回波損耗在_20dB以下。天線(xiàn)前向和后向的 場(chǎng)強(qiáng)比達(dá)到10 1，具有明顯的定向傳輸?shù)奶匦浴１景l(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)I、微帶勺型饋電縫隙表面波激勵(lì)天線(xiàn)，結(jié)構(gòu)小巧，重量輕，減輕了加工天線(xiàn)的時(shí)間和成本。2、采用八木縫隙結(jié)構(gòu)，表面波定向傳輸特性好，前后比大，可以實(shí)現(xiàn)通信中的單向傳輸。3、采用微帶線(xiàn)漸變阻抗變換，天線(xiàn)結(jié)構(gòu)更加流暢緊湊，并簡(jiǎn)化了天線(xiàn)的設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試。


圖I天線(xiàn)結(jié)構(gòu)剖視2天線(xiàn)結(jié)構(gòu)正視3天線(xiàn)結(jié)構(gòu)后視圖I.上金屬表層,2.介質(zhì)層,3.接地金屬表層,4. 50Q的第一微帶線(xiàn)5.指數(shù)漸變微帶線(xiàn)，6.勺型饋電結(jié)構(gòu),7.天線(xiàn)福射單元
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是本實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，但不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。該領(lǐng)域的基數(shù)熟練人員可以根據(jù)上述發(fā)明內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
實(shí)施例表面波激勵(lì)天線(xiàn)的整體結(jié)構(gòu)如圖I 3所示，該天線(xiàn)由饋電單元和輻射單元組成。微帶勺型饋電縫隙表面波激勵(lì)天線(xiàn)分為三層，上，下層為金屬層I和3，中間是介質(zhì)層2,上金屬層I是天線(xiàn)的微帶饋電結(jié)構(gòu),微帶饋電單元由50Q第一微帶線(xiàn)4通過(guò)指數(shù)漸變微帶結(jié)構(gòu)5與勺型微帶6連接組成，信號(hào)激勵(lì)并由50Q第一微帶線(xiàn)4開(kāi)始，通過(guò)指數(shù)漸變微帶結(jié)構(gòu)5實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，勺型微帶6對(duì)后金屬層的輻射單元7饋電，其中，輻射單元7是在接地金屬層3中開(kāi)設(shè)三條八木縫隙，實(shí)現(xiàn)定向輻射。介質(zhì)層2為微波段損耗比較小的聚四氟乙烯材料，相對(duì)介電常數(shù)為2. 65。
權(quán)利要求
1.一種微帶勺型饋電縫隙表面波激勵(lì)天線(xiàn)，含有饋電單元和輻射單元，其特征在于該表面波激勵(lì)天線(xiàn)分為三層，上，下層為金屬層(I)和(3)，中間是介質(zhì)層(2)，上金屬層(I)為天線(xiàn)的微帶饋電單元，微帶饋電單元由50 Ω第一微帶線(xiàn)(4)通過(guò)指數(shù)漸變微帶結(jié)構(gòu)(5)與勺型微帶(6)連接組成，激勵(lì)信號(hào)由50 Ω第一微帶線(xiàn)(4)開(kāi)始，通過(guò)指數(shù)漸變微帶結(jié)構(gòu)(5)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，勺型微帶(6)對(duì)后金屬層的輻射単元(7)饋電，其中，輻射單元(7)是在接地金屬層(3)中開(kāi)設(shè)有三條八木縫隙，實(shí)現(xiàn)定向輻射。
2.如權(quán)利要求I所述微帶勺型饋電縫隙表面波激勵(lì)天線(xiàn)，其特征在于介質(zhì)層(2)為聚四氟こ烯材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種微帶勺型饋電縫隙表面波激勵(lì)天線(xiàn)，其特點(diǎn)是該表面波激勵(lì)天線(xiàn)含有饋電單元和輻射單元，其特征在于該表面波激勵(lì)天線(xiàn)分為三層，上，下層為金屬層(1)和(3)，中間是介質(zhì)層(2)，上金屬層(1)為天線(xiàn)的微帶饋電結(jié)構(gòu)，微帶饋電單元由50Ω第一微帶線(xiàn)(4)通過(guò)指數(shù)漸變微帶結(jié)構(gòu)(5)與勺型微帶(6)連接組成，激勵(lì)信號(hào)由50Ω第一微帶線(xiàn)(4)開(kāi)始，通過(guò)指數(shù)漸變微帶結(jié)構(gòu)(5)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，勺型微帶(6)對(duì)后金屬層的輻射單元(7)饋電，其中，輻射單元(7)是在接地金屬層(3)中開(kāi)設(shè)有三條八木縫隙，實(shí)現(xiàn)定向輻射。
文檔編號(hào)H01Q1/38GK102694265SQ201110073870
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者呂清, 李懸雷, 陳方園, 顏慧 申請(qǐng)人:呂清