[发明专利]三角形半模基片集成波导背腔缝隙天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种三角形半模基片集成波导背腔缝隙天线，特别涉及一种基于三角形半模基片集成波导谐振腔的缝隙线极化天线，属于微波技术领域。

背景技术

无线通信系统中，天线作为发射或接收信号的重要电子部件，其性能的好坏直接关系到整个系统性能的优劣，因此研发小型化、集成化和性能高的射频天线已经成为一种迫切的现实需求。平面缝隙天线由于具有高效率、易组阵、可集成化等优点，刚好顺应了现代无线电子通信系统的发展趋势，越来越受到广大科学研究人员和工程设计者的青睐。但是传统缝隙天线的辐射是双向的，当需要单向辐射的缝隙天线时，通常会在辐射缝隙的背面加一个金属腔体来抑制后向辐射的电磁能量，但是这种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。

基片集成波导是近年来工程研究和应用较多的波导结构，它不仅保留了传统金属波导的辐射损耗小、插入损耗低、功率容量大、加工工艺简单等特点，同时具有成本低、尺寸小、重量轻、易集成等优点，采用基片集成波导技术实现的背腔缝隙天线不仅保留了传统金属背腔缝隙天线辐射性能高的优点，并且大大减小了天线体积，同时又能非常方便的和平面电路进行集成。因此，对于基于基片集成谐振腔的小型化平面缝隙天线的研究，具有十分重要的理论意义和工程应用价值。

发明内容

为了进一步减小天线体积和加工成本，降低天线集成复杂度，本发明在三角形基片集成波导背腔缝隙天线的基础上，提出了一种基于三角形半模基片集成波导谐振的背腔缝隙天线。将半模基片集成波导技术应用到谐振腔中，用半封闭基片集成波导谐振腔来代替背腔缝隙天线中通常采用的封闭基片集成波导谐振腔，并将切割腔体形成的开放侧壁作为辐射缝隙，本发明天线结构更加简单，并且在保持较高辐射效率的同时，又大大减小了天线的几何尺寸，提高了天线集成度。由于使用的三角形半模基片集成波导谐振腔体，本发明天线同时又具有结构紧凑、方便布局的特性。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种三角形半模基片集成波导背腔缝隙天线，包括上、下表面均涂覆有金属层的介质板；介质板上设置有两排相连的等间距金属化通孔，与介质板上下表面金属层、介质板构成三角形半模基片集成波导谐振腔；该三角形半模基片集成波导谐振腔为半封闭腔体，其开放侧壁作为辐射缝隙，且开放侧壁与其中一排金属化通孔垂直；介质板下表面设置有一个作为激励源的接地共面波导，该接地共面波导从三角形半模基片集成波导谐振腔的斜边接入三角形半模基片集成波导谐振腔，且该接地共面波导的中心导带与前述三角形半模基片集成波导谐振腔的斜边垂直；介质基板的下表面还设置有一条从介质基板一边向内延伸的微带线，该微带线与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，微带线的宽度等于接地共面波导中心导带的宽度。

作为本发明的进一步优化方案，金属化通孔的直径大于或等于金属化通孔间距的二分之一。

作为本发明的进一步优化方案，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，微带线两侧的介质板上未涂覆金属层。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明在三角形基片集成波导背腔平面缝隙天线的基础上，将封闭的三角形基片集成波导谐振腔沿中心对称面切割形成半封闭的三角形半模基片集成波导谐振腔，并作为本发明的背腔结构，将切割形成的开放侧壁作为辐射缝隙，同时采用接地共面波导进行馈电，通过调节共面波导伸入半模腔体中的深度来达到阻抗匹配的要求，从而使天线的辐射效率最高。可以看出，将半模基片集成波导技术应用到谐振腔中，用半封闭谐振腔来代替传统天线中的封闭谐振腔，在保持天线增益几乎不变的同时，又大大减小了天线的几何尺寸，提高了天线集成度。

附图说明

图1是本发明的三维结构图。

图2是本发明的俯视图。

图3是本发明的仰视图。

其中，1-上层金属层；2-介质板；3-金属化通孔；4-微带线；5-接地共面波导；6-下层金属层。

图4是本实施例仿真的电场等值线分布图。

图5是本发明实施例腔体截面的矢量电场分布。

图6是本发明实施例仿真的S₁₁参数和增益随频率变化图。

图7是本发明实施例仿真的E面方向图。

图8是本发明实施例仿真的H面方向图。

具体实施方式