[发明专利]基于基片集成波导谐振腔的平面紧凑型缝隙天线阵列

说明书

本发明公开了一种基于基片集成波导谐振腔的平面紧凑型缝隙天线阵列，由四个等边三角形背腔单元天线构成。等边三角形背腔单元天线是通过在等边三角形基片集成波导谐振腔上表面中心区域开槽，并由介质板下表面上的接地共面波导进行馈电。三角形基片集成波导谐振腔是通过在上下表面为金属的介质上打三排首尾相接的金属通孔来实现的，当谐振腔工作模式为时，电场变化最剧烈的区域在腔体中心处，因此将矩形缝隙开在三角形腔中心处，这样缝隙上便会产生位移电流，电磁波被辐射出去。和矩形或圆形谐振腔相比，等边三角谐振腔有着方便布局，结构紧凑的优点，并且在面积和工作模式相同的条件下，有着更高的辐射效率。

技术领域

本发明涉及一种基于基片集成波导谐振腔的平面紧凑型缝隙天线阵列，属于微波技术领域。

背景技术

随着现代通信技术的迅速发展和应用，对通信系统的小型化、集成化和高性能化提出了更高的要求。天线是通信系统中一个很重要的组成部分，其性能的好坏，会直接影响到整个系统性能的优劣。传统的背腔缝隙天线具有体积大、结构复杂和成本高等缺点，因此需要去设计重量轻、成本低和易于与平面电路集成的低剖面高增益缝隙天线。

为了减小天线体积，降低加工成本，提高天线辐射效率，提出了一种基于等边三角形谐振腔的平面缝隙单元天线，在保留了传统背腔缝隙天线优点的基础上，天线厚度却远远小于传统背腔缝隙天线，结构更简单，易于和平面电路集成。该单元天线和矩形或圆形谐振腔相比，在面积和工作模式相同的条件下，有着更高的辐射效率，结构更加紧凑，方便布局。因此，基于单元天线结构，合理设计馈电网络，组成结构紧凑的阵列天线。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出基于基片集成波导谐振腔的平面紧凑型缝隙天线阵列，在保留传统背腔缝隙天线优点的基础上，要大大减小天线体积，简化天线结构，降低天线成本和集成复杂度。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种基于基片集成波导谐振腔的平面紧凑型缝隙天线阵列，包括设置在介质板上的四个等边三角形背腔单元天线，四个等边三角形背腔单元天线成交指状排列分布；每个所述等边三角形背腔单元天线包括设置在介质板上的等边三角形基片集成波导谐振腔、设置在等边三角形基片集成波导谐振腔上表面金属层的中心处的矩形缝隙以及设置在介质板下表面的用于馈电的接地共面波导，其中，接地共面波导从等边三角形基片集成波导谐振腔的一边接入等边三角形基片集成波导谐振腔，且等边三角形基片集成波导谐振腔上表面的矩形缝隙平行于前述接地共面波导接入等边三角形基片集成波导谐振腔的接入边；介质板的下表面还设置有由微带线构成的馈电网络，微带线分别与四个接地共面波导的中心导带连接。

作为本发明的进一步优化方案，所述微带线两侧的介质板上未设置金属层。

作为本发明的进一步优化方案，每个所述接地共面波导的中心导带均与矩形缝隙垂直。

作为本发明的进一步优化方案，四个等边三角形背腔单元天线之间存在间隙。

作为本发明的进一步优化方案，所述由微带线构成的馈电网络包括三个三端口的等功率分配器。

作为本发明的进一步优化方案，每个所述矩形缝隙的长度均为半个谐振波长。

作为本发明的进一步优化方案，所述介质板的厚度远小于介质波长。

作为本发明的进一步优化方案，每个所述等边三角形基片集成波导谐振腔由分别设置在介质板上、下表面的金属层以及设置在介质板上的三排首尾相接的金属化通孔构成。

作为本发明的进一步优化方案，所述金属化通孔的直径大于金属化通孔间距的二分之一且小于波导工作波长的十分之一。

作为本发明的进一步优化方案，所述四条矩形缝隙不在同一直线上。