[发明专利]内嵌金属化过孔相位幅度校准的基片集成波导天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种平面喇叭天线，尤其是一种内嵌金属化过孔相位幅度校准的基片集成波导天线。

背景技术

喇叭天线在卫星通信、地面微波链路及射电望远镜等系统中有着广泛的应用。但是，三维喇叭天线的较大的几何尺寸和与平面电路工艺的不兼容使得它的成本较高，从而限制了其应用的发展。近年来，基片集成波导技术的提出和发展很好的促进了平面喇叭天线的发展。基片集成波导有尺寸小、重量轻、易于平面集成和加工制作简单等优点。基于基片集成波导的平面的基片集成波导平面喇叭天线除了具有喇叭天线的特点外，还很好的实现了喇叭天线的小型化、轻型化，而且易于集成在微波毫米波平面电路中，但传统的基片集成波导平面喇叭天线的增益相对比较低，其原因在于由于喇叭口不断的张开，导致电磁波传播到喇叭口径面时出现相位不同步，口径电场强度的相位分布不均匀，辐射方向性和增益降低。目前已有采用介质加载、介质棱镜等方法，矫正喇叭口径场，但是这些方法都只能改善相位分布的一致性，不能改善幅度分布的均匀性，而且这些相位校准结构增加了天线的整体结构尺寸。

发明内容

技术问题:本发明的目的是提出一种内嵌金属化过孔相位幅度校准的基片集成波导天线，该平面喇叭天线内部嵌有金属化过孔阵列用以矫正天线口径面上电磁波的相位和幅度不一致、同时减少口径面零场区的数量，提高天线的口径效率和增益。

技术方案：本发明的内嵌金属化过孔相位幅度校准的基片集成波导天线包括设置在介质基板上的微带馈线、基片集成波导喇叭天线和内嵌金属化过孔；所述微带馈线的一端是天线的输入输出端口，微带馈线的另一端与基片集成波导喇叭天线的窄端口相接；基片集成波导喇叭天线由位于介质基板一面的第一金属平面、位于介质基板另一面的第二金属平面和穿过介质基板连接第一金属平面和第二金属平面的两排金属化过孔喇叭侧壁组成；基片集成波导喇叭天线中内嵌的金属化过孔连接第一金属平面和第二金属平面，并构成中间金属化过孔阵列、左边金属化过孔阵列和右边金属化过孔阵列；在喇叭天线中有第一介质填充波导、第二介质填充波导、第三介质填充波导和第四介质填充波导，第一介质填充波导、第二介质填充波导、第三介质填充波导和第四介质填充波导的一个端口都朝着天线窄端口的方向，其另一端口都平齐并靠近的天线口径面、但不在口径面上。

微带馈线的导带与基片集成波导喇叭天线的第一金属平面相接，微带馈线的接地面与基片集成波导喇叭天线的第二金属平面相接。

中间金属化过孔阵列位于基片集成波导喇叭天线的两个侧壁中间的位置，并把基片集成波导喇叭天线分为左右对称的两部分，在中间的金属化过孔阵列的两侧，对称的有左边介质填充波导和右边介质填充波导。

中间金属化过孔阵列形状是一段头端直线段接多边形再接一段尾端直线段，中间金属化过孔阵列的头端直线段朝着喇叭天线的窄端口的方向，中间金属化过孔阵列的尾端直线段伸向喇叭天线的口径面，但不到天线口径面。

左边金属化过孔阵列把左边的介质填充波导分成了第一介质填充波导和第二介质填充波导；右边金属化过孔阵列把右边介质填充波导分成了第三介质填充波导和第四介质填充波导。

左边金属化过孔阵列和右边金属化过孔阵列形状都是由头端直线段、多边形和尾端直线段三段相连构成，左边金属化过孔阵列和右边金属化过孔阵列的头端都朝着喇叭天线的窄端口的方向，左边金属化过孔阵列和右边金属化过孔阵列的尾端伸向天线口径面，但不到口径面上。

中间金属化过孔阵列、左边金属化过孔阵列和右边金属化过孔阵列中的多边形可以是三角形、四边形、五边形或其它多边形，多边形的一条边或者多条边的形状可以是直线、弧线或其它曲线；中间金属化过孔阵列、左边金属化过孔阵列和右边金属化过孔阵列中的直线段的形状可以是直线、折线或指数线等，其长度可以是零或者是有限长度。

左边介质填充波导、右边介质填充波导、第一介质填充波导、第二介质填充波导、第三介质填充波导和第四介质填充波导的宽度要保证其主模可以在左边介质填充波导、右边介质填充波导、第一介质填充波导、第二介质填充波导、第三介质填充波导和第四介质填充波导中传输而不被截止。

金属化过孔阵列中相邻两个金属化过孔的间距要等于或者小于工作波长的十分之一，使得构成的金属化过孔阵列可以等效为电壁。