本發(fā)明涉及一種基于基片集成波導技術的掃描天線，屬于射頻天線的技術領域。

背景技術：

基于基片集成波導技術的掃描天線具有能量集中、波瓣寬度較窄、增益較高等特點，廣泛應用于雷達和遠程微波通信系統(tǒng)等領域。

基片集成波導技術是近幾年提出的一種可集成于介質(zhì)基片中的具有低插損低輻射等特性的新的導波結(jié)構(gòu)，它可以把整個毫米波系統(tǒng)制作在一個封裝內(nèi)，使毫米波系統(tǒng)小型化，且不需要任何事后調(diào)試工作，非常適合微波毫米波系統(tǒng)的設計和大批量生產(chǎn)。

目前，現(xiàn)有的掃描天線通常具有制造價格昂貴、天線增益較低、能量較分散等缺點，在空間平面內(nèi)掃描的范圍存在局限。

技術實現(xiàn)要素：
。

本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于基片集成波導技術的掃描天線，解決現(xiàn)有的掃描天線增益較低、能量較分散，及在空間平面內(nèi)掃描的范圍存在局限的問題。

本發(fā)明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：

一種基于基片集成波導技術的掃描天線，包括印制電路板和過渡結(jié)構(gòu)，其中印制電路板的上下表面均覆有金屬貼片；以及在所述印制電路板上打孔并將孔金屬化形成第一金屬化通孔和第二金屬化通孔，由第一金屬化通孔排列后在印制電路板內(nèi)部形成饋源天線，及在印制電路板內(nèi)部且相對于饋源天線的位置將第二金屬化通孔依次排列形成用于波束反射的反射面；所述過渡結(jié)構(gòu)的一端固定連接于印制電路板，且過渡結(jié)構(gòu)的另一端向自由空間延伸。

進一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述饋源天線的相位中心位于反射面的主焦點上。

進一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述饋源天線采用矩形喇叭天線。

進一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述矩形喇叭天線包括頂面、底面和兩個側(cè)面，其中頂面和底面分別與印制電路板上下表面的金屬貼片貼合，及所述兩個側(cè)面均由第一金屬化通孔排列形成。

進一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述第二金屬化通孔沿曲線依次排列形成拋物反射面。

進一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述過渡結(jié)構(gòu)采用張角型過渡結(jié)構(gòu)。

進一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述過渡結(jié)構(gòu)由金屬薄片構(gòu)成。

進一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述金屬薄片至少為兩個。

進一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述金屬貼片為銅片。

本發(fā)明采用上述技術方案，能產(chǎn)生如下技術效果：

1、本發(fā)明所提供的基于基片集成波導技術的掃描天線，結(jié)構(gòu)簡單、便于加工制作，成本低廉，該天線將饋源天線以及反射面集成于同一片印制電路板上，不但使整個系統(tǒng)更加小型化，體積小巧而且制作成本低廉，極大地降低了成本。并且本發(fā)明的天線增益較高，能量較集中，性能較優(yōu)越。

2、本發(fā)明所采用的過渡結(jié)構(gòu)從印制電路板的一側(cè)逐漸向自由空間展開，可以使得電磁波從印制電路板傳輸?shù)阶杂煽臻g時可以平滑過渡而反射較小。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于基片集成波導技術的掃描天線的立體圖。

圖2為本發(fā)明基于基片集成波導技術的掃描天線的俯視圖。

圖3為本發(fā)明基于基片集成波導技術的掃描天線的左視圖。

圖4為本發(fā)明基于基片集成波導技術的掃描天線的主視圖。

圖5是本發(fā)明利用HFSS軟件計算的天線回波損耗特性示意圖。

圖6是本發(fā)明利用HFSS軟件計算的天線增益曲線示意圖。

圖7是本發(fā)明利用HFSS軟件計算的天線的H面方向圖。

圖8是本發(fā)明利用HFSS軟件計算的天線的E面方向圖。

其中附圖標記解釋：1-印制電路板，2-饋源天線，3-反射面，4-過渡結(jié)構(gòu)，5-金屬貼片，6-第二金屬化通孔。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的實施方式進行描述。

如圖1至圖4所示，本發(fā)明設計了一種基于基片集成波導技術的掃描天線，包括印制電路板1和過渡結(jié)構(gòu)4，其中印制電路板1的上下表面均覆有金屬貼片5；以及在所述印制電路板1上打孔并將孔金屬化形成第一金屬化通孔和第二金屬化通孔6，由第一金屬化通孔排列后在印制電路板1內(nèi)部形成饋源天線2，及在印制電路板1內(nèi)部且相對于饋源天線2的位置將第二金屬化通孔6依次排列形成用于波束反射的反射面3；所述過渡結(jié)構(gòu)4的一端固定連接于印制電路板1，且過渡結(jié)構(gòu)4的另一端向自由空間延伸。由此，該天線將饋源天線2以及反射面3集成于同一片印制電路板1上，不但使整個系統(tǒng)更加小型化，體積小巧而且制作成本低廉。

其中，本實施例采用相對介電常數(shù)為2.2，厚度為2mm的印制電路板作為介質(zhì)基片，也可以采用其他規(guī)格的印制電路板作為介質(zhì)基片，本發(fā)明不對其進行限定。并且，本發(fā)明的天線所采用的金屬貼片5優(yōu)選為銅片。

優(yōu)選地，本實施例中所述饋源天線2的相位中心位于反射面3的主焦點上，如圖2所示的俯視圖中，饋源天線2的相位中心位于反射面3的主焦點上，由此使得饋源天線2和反射面3可以正對地相對設置，可以使得波束在正對的反射面3上有效反射，提高反射效果。

對于本實施例中，所述饋源天線2可以采用矩形喇叭天線，利用矩形喇叭天線可以增強輻射作用，其是通過在印制電路板上打孔并將孔金屬化形成金屬化通孔而與印制電路板1一體成型，但本發(fā)明不限于該種結(jié)構(gòu)的天線，其他結(jié)構(gòu)的天線同樣適用于本發(fā)明中。具體地，所述矩形喇叭天線結(jié)構(gòu)可以包括頂面、底面和兩個側(cè)面，其中頂面和底面分別與印制電路板1上下表面的金屬貼片5貼合，與印制電路板1上下表面的金屬貼片5融為一體，及所述兩個側(cè)面由第一金屬化通孔排列形成。

本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述反射面3位于印制電路板1內(nèi)部時，使得反射面3位于印制電路板1內(nèi)部利用盡可能小的印制電路板來接收饋源天線2輻射出的絕大部分能量。以及，所述第二金屬化通孔6還可以沿曲線依次排列形成拋物反射面，如圖1和2所示，使得反射面在印制電路板1中呈拋物反射面，利用拋物反射面可以更寬泛地接收到反射光束，但本發(fā)明不限于該種結(jié)構(gòu)的拋物反射面，其他結(jié)構(gòu)的反射面同樣適用于本發(fā)明中。

本發(fā)明的天線中，所述過渡結(jié)構(gòu)4優(yōu)選采用張角型過渡結(jié)構(gòu)，如圖1和圖3、圖4所示，過渡結(jié)構(gòu)從印制電路板1的一側(cè)逐漸向自由空間展開，可以使得電磁波從印制電路板1傳輸?shù)阶杂煽臻g時可以平滑過渡而反射較小。進一步地，所述過渡結(jié)構(gòu)4可以由金屬薄片構(gòu)成，以及所述金屬薄片至少為兩個，本實施例中所采用的結(jié)構(gòu)為兩個金屬薄片構(gòu)成，兩個金屬薄片呈非平行且相對向內(nèi)設置，使得其之間形成張角型空間，但本發(fā)明不限于該種方式，本發(fā)明不對其進行限定。

本發(fā)明的掃描天線的工作原理是：在基于基片集成波導技術的掃描天線中，用探針為矩形喇叭天線進行饋電，由矩形喇叭天線輻射的球面波經(jīng)過反射面反射以后在整個天線口徑面上形成了相位相同的平面波，最后通過金屬印制板一側(cè)的過渡結(jié)構(gòu)平滑地過渡到自由空間。

如圖5所示，給出了本發(fā)明基于基片集成波導技術的掃描天線的印制電路板按照相對介電常數(shù)為2.2、厚度為2mm設計時，利用HFSS軟件計算的天線回波損耗特性示意圖。由圖3可知，天線的-10dB阻抗帶寬約為2.22%，即36.06至36.87GHz。

如圖6所示，給出了本發(fā)明基于基片集成波導技術的掃描天線在35至37.5GHZ增益變化曲線示意圖，從圖中可以看出該天線增益基本在23.8dB以上。

如圖7所示，給出了本發(fā)明基于基片集成波導技術的掃描天線的H面方向圖。由圖7可知，天線在水平面內(nèi)具有較窄的波束寬度。

如圖8所示，給出了本發(fā)明基于基片集成波導技術的掃描天線的E面方向圖。由圖8可知，天線在垂直面內(nèi)具有較寬的波束寬度，可以實現(xiàn)垂直面較好的覆蓋。

綜合對比圖7和圖8，可看出本發(fā)明的掃描天線的增益較高，能量較集中，可以實現(xiàn)水平面內(nèi)掃描的功能。

綜上，本發(fā)明的基于基片集成波導技術的掃描天線能夠?qū)崿F(xiàn)水平方向較寬范圍內(nèi)的掃描，而且天線結(jié)構(gòu)對稱簡單，易于加工制作，且制作成本低廉。因此本發(fā)明有著廣泛的應用前景。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。