[发明专利]小型化基片集成多波束天线

说明书

技术领域

本发明属于微波毫米波天线技术领域，特别涉及一种基片集成波导多波束天线。

背景技术

作为智能天线的一种，多波束天线能生成多个不同指向的波束，并可选择波束对准有用信号方向，从而降低干扰，增大系统信道容量，因此在高速率无线通信领域获得了广泛的关注。

到目前为止，研究人员已经基于微带线、金属波导、基片集成波导等多种导波结构实现了若干种不同类型的多波束天线。其中，由基片集成波导构成的多波束天线具有金属损耗低、辐射互耦低、集成化设计容易、加工成本低、可重复性好、易于大规模生产的优点，较好地解决了多波束天线集成化及其关键部件波束成形网络平面化的问题，在工作频率较高时具有明显的优势。

然而，基片集成波导多波束天线还需要进一步解决其小型化的技术难题。现有基片集成波导多波束天线均由三个子部分构成，即波束成形网络、天线阵和二者之间的移相连接网络。目前针对基片集成波导多波束天线小型化已经提出了一种较好的解决方案，如图1所示，该多波束天线仍由三个子部分构成，即对称多模基片集成波导、天线阵和二者之间的移相连接网络，其中对称多模基片集成波导用作波束成形网络是实现多波束天线小型化的关键技术。该对称多模基片集成波导为一个对称的八端口结构，具有四个输入端口和四个输出端口，从不同输入端口输入信号时，可在四个输出端口生成等幅且具有一定相位差的四路输出信号，经移相连接网络输入四组天线单元，最终生成不同指向的波束。该结构能缩小传统波束成形网络——巴特勒矩阵面积的一半。

本发明人申请的专利申请号为CN200810022648.3的发明专利申请中公开了一种多模基片集成波导波束成形网络，它包括了多模基片集成波导(即上述对称多模基片集成波导)和基片集成波导移相网络(即上述移相连接网络)。当使用该多模基片集成波导波束成形网络与天线阵连接形成基片集成多波束天线时，其中必须含有基片集成波导移相网络用以连接天线阵和多模基片集成波导。由于上述三个模块需要依次级联、必不可少，因此设计复杂，体积偏大。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的基片集成波导多波束天线电路结构面积偏大的不足，提出了一种小型化基片集成多波束天线。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种小型化基片集成多波束天线，包括从上往下依次层叠的金属覆铜上层、介质层、金属覆铜下层，其特征在于，所述金属覆铜上层包括从输入端向辐射端依次排列的馈电上表区域、与馈电上表区域连接的多模上表区域、与多模上表区域连接的N组三角形上表区域，所述金属覆铜下层包括从输入端向辐射端依次排列的馈电下表区域、与馈电下表区域连接的多模下表区域、与多模下表区域连接的N组三角形下表区域，所述介质层中具有N+1排金属化通孔，所述金属化通孔贯穿了馈电上表区域和介质层与馈电下表区域连接，形成N路馈电基片集成波导，贯穿了多模上表区域和介质层与多模下表区域连接，形成一路非对称的多模基片集成波导，所述介质层与位于其两侧的N组三角形上表区域和N组三角形下表区域形成天线阵，所述三角形上表区域和三角形下表区域两者镜像对称。

本发明的有益效果：由于本发明将现有的基片集成波导多波束天线小型化方案中的对称的多模基片集成波导变为不对称的结构，使其可直接与天线阵集成，无需再使用移相连接网络，这样就在实现同样的电路功能时减少了电路结构的面积和结构复杂度，使得多波束天线结构紧凑，并因此获得更高的辐射效率。

附图说明

图1是现有的基片集成波导多波束天线小型化方案的结构框图。

图2是本发明的小型化基片集成多波束天线的结构框图。

图3是本发明的小型化基片集成多波束天线的三维结构图。

图4是本发明的小型化基片集成多波束天线的俯视结构图。

图5是本发明的小型化基片集成多波束天线的金属覆铜上层的电路结构图。

图6是本发明的小型化基片集成多波束天线的金属覆铜下层的电路结构图。

具体实施方式