[发明专利]一种毫米波金属喇叭天线阵列

说明书

本发明公开了一种毫米波金属喇叭天线阵列，包含多组天线阵列单元，所述天线阵列单元包括金属喇叭天线阵列和硅基正反渐变槽线天线，所述金属喇叭天线阵列包括矩形波导和喇叭天线，两者首尾相连且均为挖空的腔体，形成贯通的微波传输的通道，所述硅基正反渐变槽线天线位于所述矩形波导的口面的中心，作为金属喇叭天线的馈源，由硅基介质上下表面沉积金属化图形实现，包括共面波导‑基片集成波导转换结构和辐射结构，所述辐射结构伸入到所述矩形波导中。该天线阵列采用硅基正反渐变槽线天线作为金属喇叭天线的馈源，与现有的CMOS工艺兼容，非常适合与后端毫米波电路通过金丝键合方式实现平面互联，其口径效率高、增益高，克服了现有技术中三维金属壁喇叭的体积笨重、不易集成的劣势，在相控阵雷达中具有重要的工程应用价值。

技术领域

本发明主要涉及天线与微波技术领域，特别是涉及一种毫米波金属喇叭天线阵列。

背景技术

雷达系统的发展方向是宽带化和阵列化，当前日益拥挤的低频段频谱已经无法满足这一发展需求，拥有丰富频谱资源的毫米波频段无疑成为了高分辨率目标探测与识别的必然选择。喇叭天线具有设计简单、定向性强、功率容量大等优点，然而传统三维金属壁喇叭天线由于体积庞大、需要外加法兰安装结构，很难满足相控阵扫描单元间距要求，再加上其波导馈电结构不易与后端平面有源电路集成等因素，限制了喇叭天线在现代毫米波相控阵雷达系统中的应用。

随着平面印刷电路技术的发展，很多专家学者提出了一些新型的毫米波天线形式。这些天线得以平面形式在普通印刷电路板上实现，可与有源电路集成在一整块电路板上，使得整个微波毫米波系统小型化、一体化。然而，这些平面天线依然存在一些问题亟需解决，如：口径效率低、增益不高等，这就限制了其应用范围，特别是对于高功率远距离探测需求的相控阵雷达系统，这些天线并不适用。因此，研究具有高增益、易集成、宽角扫描的毫米波天线阵列很有必要。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题，提供了一种毫米波金属喇叭天线阵列，能解决金属喇叭天线难以组阵和平面集成等问题，以满足高功率远距离毫米波相控阵雷达探测系统应用。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种毫米波金属喇叭天线阵列，包含多组天线阵列单元，所述天线阵列单元包括金属喇叭天线阵列和硅基正反渐变槽线天线，所述金属喇叭天线阵列包括矩形波导和喇叭天线，两者首尾相连且均为挖空的腔体，形成贯通的微波传输的通道，所述硅基正反渐变槽线天线位于所述矩形波导的口面的中心，作为金属喇叭天线的馈源，由硅基介质上下表面沉积金属化图形实现，包括共依次设置的三段结构：面波导-基片集成波导转换结构和辐射结构，所述辐射结构伸入到所述矩形波导中。

进一步的，所述金属喇叭天线阵列还包括馈源天线载台，设置在矩形波导前侧的波导口面处，所述硅基正反渐变槽线天线设置在所述馈源天线载台上。

进一步的，所述金属喇叭天线阵列还包括十字形栅格，设置在喇叭天线的喇叭口尾端的天线口面中心。

进一步的，所述的共面波导-基片集成波导转换结构为基片集成波导上表面耦合缝隙，形状为三角形，由基片集成波导中心位置向两边扩张。

进一步的，所述辐射结构采用正反面对称的渐变槽线形式，上下表面的金属化图形呈V字型。

进一步的，所述硅基正反渐变槽线天线还包括加载介质，处于所述硅基正反渐变槽线天线的尾端，伸入到所述矩形波导中，为硅基介质凸出于辐射结构的矩形部分。

进一步的，所述硅基正反渐变槽线天线的两边的设置金属化通孔，按照等间距排列从共面波导-基片集成波导转换结构的首端一直延伸至所述辐射结构的末端。

进一步的，相邻的所述天线阵列单元的矩形波导之间、喇叭天线之间、十字形栅格之间的中心间距为等间距，且小于工作中心频率对应的波长。

进一步的，所述金属喇叭天线阵列为一体成型的金属矩形结构件。