[发明专利]基于CSIW技术的低剖面超宽带H面喇叭天线

说明书

本发明公开了一种基于CSIW技术的低剖面超宽带H面喇叭天线。属于微波射频天线领域；本发明具有超宽带、低剖面特性的H面喇叭天线，工作于5.3‑19GHz，具有良好的阻抗匹配和辐射特性，且结构简单易于加工，可装载于导体平台，本发明实现113％的工作带宽(5.3‑19GHz)，较现有天线具有更薄的厚度和更宽的带宽，其中CSIW技术采用长度为四分之一波长的开路微带短截线来替代SIW结构中的金属通孔的技术，实现更简洁的结构和更优异的性能，另外本发明采用圆弧形喇叭口径实现低剖面超宽带H平面喇叭天线与自由空间的平滑过渡，获得宽频带并提高辐射方向图前后比；本发明设计的天线能扩展到高频阶段使用。

技术领域

本发明专利属于微波射频天线领域，应用于卫星广播、雷达预警的通信系统、无人机探测系统、导弹制导等。

背景技术

目前无线通信是一种利用电磁波信号能够在自由空间中传播的特性进行信息交换的通信方式，主要包括微波通信和卫星通信。在近些年的信息通信领域中，发展最快、应用最广的就是无线通信技术，天线在无线通信领域中起着重要作用，是无线系统的核心部件。宽带天线技术因其具有高速率、低功耗、低成本等优点成为最具有发展力的技术之一。宽带天线技术早期主要应用于军事领域，近年来逐渐被引入民用领域，在实际生活的应用主要集中在雷达系统与通信领域并有着广泛的应用。随着无线通信业务种类的增加以及通信容量的提高，为了满足各种商用和军用无线设备的发展要求，人们对重量轻、结构灵活、剖面低且易于集成的天线需求也变得强烈。为了适应未来无线通信的发展，我们对天线的形状结构、性能参数、装配方法、尺寸规格等要求也愈发高。天线不仅要追求宽频带的特性，同时还要兼顾到小型化，天线装配和带内方向图稳定性等诸多问题。现代卫星广播、手机平台的通信系统、无人机探测系统等等越来越倚重于低剖面、宽带天线。因此，具有超宽带、低剖面等特性是天线的潜在发展趋势。

喇叭天线以其具有阻抗带宽、增益适中、结构简单等诸多优点而得到广泛应用。在过去的几年里，基于SIW技术的H面喇叭天线，由于其外形剖面较低、结构平坦而引起人们的关注，并且已经取得了很大的发展。近几年来，波纹基片集成波导(CSIW)技术引起了人们的兴趣。传统矩形波导可以通过CSIW技术实现平面结构，更好地兼容现有的平面加工技术，这一特性使得CSIW技术结合了传统金属波导和平面波导的优点。CSIW技术与SIW技术相比，性能相关，结构更简单，更容易实现。因此，基于CSIW技术的H面喇叭天线具有很大的研究意义。

发明内容

本发明的目的是发明了一个基于CSIW技术的具有超宽带、低剖面特性的超宽带H面喇叭天线，其工作频带为5.3-19GHz，具有良好的阻抗匹配和辐射特性，并且结构简单易于加工，可装载于导体平台。

本发明的技术方案是：基于CSIW技术的低剖面超宽带H面喇叭天线，所述的低剖面超宽带H面喇叭天线包括50Ω的微带线、微带线到CSIW的连接处、 CSIW结构及圆弧形口径H面喇叭天线。

所述的低剖面超宽带H面喇叭天线采用同轴线进行馈电，两者之间通过SMA 接头连接；

在所述微带线的末端与其下方的介质板的边缘之间设有一个缝隙，在所述缝隙上开设有一个半圆柱型的孔；所述半圆柱型孔的直径与SMA接头的介质层的直径的大小相同。

采用开路短截线替代CSIW结构中的金属柱，所述开路短截线包括波导段和喇叭展开两个部分，上述两者形成电壁。

采用圆弧形喇叭口径实现低剖面超宽带H面喇叭天线与自由空间的平滑过渡，获得宽频带并提高辐射方向图前后比。

根据低剖面超宽带H面喇叭天线的轴向长度和口径长度之间的经验公式计算天线尺寸，得到最优增益。

本发明的有益效果是：