[发明专利]一种齿轮型缝隙常规ISGW漏波天线阵列

说明书

本发明公开了一种齿轮型缝隙常规ISGW漏波天线阵列，包括电磁带隙结构阵列，所述电磁带隙结构阵列的上方设置有天线发射结构；所述天线发射结构包括上层介质板，所述上层介质板的下表面设置有微带馈线，所述上层介质板的上表面设置有第一敷铜层；所述第一敷铜层上开有若干用于发射电磁波的缝隙单元，所述缝隙单元为齿轮形。通过设置本装置，能够缩小天线的尺寸，提高电磁屏蔽性能，提高天线效率；提高天线的带宽，可实现前向象限的空间波束扫描。

技术领域

本发明涉及无线通信天线领域，特别是涉及一种齿轮型缝隙常规ISGW漏波天线阵列。

背景技术

5G时代的到来使各类移动终端对无线信号的覆盖范围和传输速率的要求越来越高，也对通信设备提出了更高的标准，如，小型化、成本低等。漏波天线具有结构简单，加工成本低等优点，结合天线阵列技术成为漏波天线阵列，该天线阵列不仅能够有效的提高单个天线的增益，还能够提高辐射效率和改善天线的方向性。但是，传统的漏波天线阵列尺寸大，加工成本偏高，不能满足当前通信技术对设备小型化的要求。漏波天线阵列还能够有效的增加无线信号的覆盖范围，并提高频率空间的复用率，在频谱资源稀缺的社会中有着广泛的研究和商业潜力。

近年来，ISGW(集成基片间隙波导)技术被提出，该波导技术是基于多层PCB介质板来实现。起初的ISGW由两层PCB介质板构成，上层PCB介质板的上表面敷一层铜用以构成理想电导体(PEC)，下层PCB介质板上印刷有微带线，微带线上带有一系列金属化过孔与下方金属地相连形成一种类似脊的结构，微带线两侧是周期性的蘑菇结构以形成理想磁导体(PMC)，这种ISGW结构称作为脊ISGW。由于PEC与PMC间形成EBG，电磁波(准TEM波)只能沿着微带线传播。但是，由于脊ISGW中微带线与蘑菇结构处于同一层PCB板上，所以其微带线会受到蘑菇结构的制约而不能灵活的布局走线，在实际应用中存在局限性。

ISGW(集成基片间隙波导)技术后来改进为由三层PCB介质板构成。上层PCB介质板的上表面覆一层铜用以形成理想电导体(PEC)，下表面则印刷一条微带线用以传输电磁能量，底层PCB介质板上全部印制蘑菇状周期结构以构成理想磁导体(PMC)，在上层和底层介质板间插入一块空白介质板(中间层介质板)来隔开上层和底层介质板。改进后的ISGW由于有中间层介质板的隔断，微带线可以更加灵活的布局，不必担心受到周期结构制约。当这种集成基片间隙波导(ISGW)工作时，准TEM波会沿着微带线在微带线与PEC之间的介质基板内传播，这种工作模式和介质埋藏的微带线十分类似。同样地，PEC与PMC之间会产生EBG以阻止波往其他方向上的传播或“泄漏”，以保证准TEM波只沿着微带线传输。

现有的基于PCB技术设计的漏波天线阵列具有结构复杂、尺寸大、成本高、电磁屏蔽性能不强的问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种齿轮型缝隙常规ISGW漏波天线阵列，本发明通过采用集成基片间隙波导技术来设计常规漏波天线阵列，采用三层PCB介质板结构的集成基片间隙波导ISGW技术，解决现有的基于PCB技术设计的漏波天线阵列结构复杂、尺寸大、成本高、电磁屏蔽性能不强的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种齿轮型缝隙常规ISGW漏波天线阵列，包括电磁带隙结构阵列，所述电磁带隙结构阵列的上方设置有天线发射结构；所述天线发射结构包括上层介质板，所述上层介质板的下表面设置有微带馈线，所述上层介质板的上表面设置有第一敷铜层；所述第一敷铜层上开有若干用于发射电磁波的缝隙单元，所述缝隙单元为齿轮形。

进一步地，本发明公开了一种齿轮型缝隙常规ISGW漏波天线阵列的优选结构，所述微带馈线为两条平行设置的导电线，所述缝隙单元设置于所述微带馈线的正上方，所述缝隙单元包括两个齿轮型缝隙，所述齿轮型缝隙包括若干个齿，所示齿为平行的缝隙。每个缝隙单元中的两个齿轮型缝隙相距14.0mm，每个缝隙单元之间的间距是7.5mm。缝隙单元可以增大电磁波向空间外辐射的能力，进而提高天线增益和辐射效率。