[发明专利]基片集成波导馈电的印刷天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于无线通信、电子侦察与对抗及雷达等领域的天线及馈电技术，该天馈线采用基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide SIW)馈电及平面印刷电路技术，特别适合于天馈线需要与系统实现平面集成和密封的应用场合。

背景技术

电子设备中的天馈线常用的同轴线、矩形波导及与这些传输线相适应的天线结构大多是传统的三维结构。它们具有高功率容量、低损耗的优点，但加工成本高，不适合与现代平面电路集成。为适应系统集成和设备轻量化的要求，人们提出了多种适合平面印刷工艺的天馈线技术，其中包括微带线、槽线、共面波导等，以及与这些传输线相适应的各种天线，如各种微带天线和印刷形式的天线。这些技术虽然较好地解决了与电路集成的要求，但也存在着诸如功率容量小、损耗大、因结构开放而不便密封等问题。在许多需要电路与天线之间隔开的场合，通常的办法是将隔墙开孔让微带线等开放结构的传输线穿过，或通过同轴接头转接。前者不便密封，后者增加了复杂性和体积、成本。基片集成波导(SIW)技术克服了传统三维结构传输线和一般平面传输线缺点。SIW技术在保持传统波导高功率、低损耗优点的同时，还保留了一般平面印刷传输线易于集成、轻量化、易加工、便于密封等优点，但适合SIW馈电的天线种类还不是很多。因此需要研究一种新方法解决天馈线集成、天馈线与电路集成及密封问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种基片集成波导馈电的印刷天线，使其能很好地满足天馈线与电路集成和密封的要求，同时扩展SIW技术在天线领域的应用范围，使之适用于多种应用场合。该天馈线具有功率容量大、损耗小、体积小、成本低、便于批量生产等优点。

技术方案：本发明的天线及馈电技术基于SIW技术、SIW与渐变双线、微带线过渡及印刷振子天线技术。采用SIW传输，通过SIW-双线过渡给印刷振子天线馈电，电路与天线之间的隔板(或天线的反射板)上开缝隙，天线用SIW段穿过缝隙实现与隔板内侧电路密封连接。

本发明的基片集成波导馈电的印刷天线，包括一块介质基片，和在介质基片上的基片集成波导，其特征在于该天线的基片集成波导由介质基片上下两面的金属面和贯穿于上下两层金属面的金属化通孔阵列围成的区域构成，该上下两面的金属面轴对称设置；其中，在介质基片的上下表面，在基片集成波导中心线的一侧连接有双线传输线的渐变过渡段，在渐变过渡段的外端即渐变过渡线平衡端连接有振子天线；在基片集成波导上与渐变过渡段相对称的另一侧连接有微带过渡转接器，微带过渡转接器的外侧连接微带传输线。

在以上结构的基础上还可有以下的结构：在基片集成波导上的渐变过渡段的一旁设有寄生杆。在基片集成波导上的渐变过渡段的两旁分别设有寄生杆。在渐变过渡段两旁对称于介质基片两侧的寄生杆，由第五金属化通孔阵列连接。

在对称于介质基片上的振子天线的另一侧设有对称振子天线的第一矩形金属条带和第二矩形金属条带，并由第四金属化通孔阵列将振子天线与对称振子天线的第一矩形金属条带和第二矩形金属条带连接。

有益效果：本发明具有如下优点：

1.由于采用基片集成波导作为天线馈线，使天线与电路之间密封更简单方便和经济。电路盒隔板或天线反射板可直接压在基片集成波导的上下底面上(图1、图2中的21)，不需要在隔板上另外开孔或附加任何转接措施，便既能达到密封的目的也不会影响信号传输。

2.以渐变线的方式实现了波导到双线(TE波到TEM波)的直接变换，实现了SIW为振子天线馈电，扩展了SIW技术在天线领域里的应用范围。

3.采用基片集成波导作为天线馈线，与微带、共面波导等传输线相比功率容量大，损耗小。

4.用金属化通孔阵列将单面结构扩展为双面对称印刷结构，增加了结构对称性，改善了交叉极化和带宽性能。增加寄生元件实现对天线E面波束宽度的控制、降低阵列E面互耦。

5.整个天馈线的各部分集成为一体，结构简单，全部利用PCB工艺生产，成本低、精度高、重复性好，适合大批量生产。

附图说明

图1是基本型基片集成波导馈电的印刷天线结构示意图。

图2是双面对称印刷结构的基片集成波导馈电的印刷天线结构示意图。