[发明专利]宽带平板阵列天线

说明书

技术领域

本发明涉及微波毫米波天线技术领域，具体涉及一种宽带平板阵列天线。

背景技术

在无线通信系统中，天线是信号接收和发射的关键部件。随着无线移动通信技术的发展，要求微波毫米波天线在保证电气性能的同时，尽可能实现低剖面、高增益、宽频带等特性。

低剖面天线的实现方式主要有印刷天线和波导缝隙天线。印刷天线厚度小，重量轻，易与安装载体共形；缺点是馈线在毫米波频率上损耗大，难以实现较高增益。波导缝隙天线具有较高的辐射效率，易实现波束赋形；缺点是体积偏大，带宽窄，成本高。近年来基片集成波导作为一种新的传输线，在毫米波频段上具有较小的馈线损耗，同时易与平面电路集成，是一种优良的毫米波馈线结构。利用缝隙槽或印刷天线作为辐射单元，再利用基片集成波导作为馈电网络成为了毫米波天线组阵的一种较好选择。

例如，有人提出了一种毫米波阵列天线，其包含一层介质层和两层金属覆铜层。上层金属覆铜层上开辐射槽，下层金属覆铜层作为地平面，中间介质层中利用金属化过孔构成功率分配网络。该结构形式结构紧凑，辐射效率高，天线最大增益33.1dBi，缺点是带宽窄，1dB增益带宽只有2%。

也有人提出了一种可适用于毫米波频段的基片集成阵列天线。该结构包含三层金属覆铜层和两层介质层，下层金属覆铜层、中层金属覆铜层和下层介质层构成基片集成波导馈电网络，上层金属覆铜层为圆形贴片辐射单元，上层介质层为上层金属覆铜层中贴片辐射单元提供支撑。天线采用了1×4串联缝隙馈电，再用一分四功分器构成4×4阵列。该阵列1dB增益带宽可达6%，但考虑到其馈电采用了串馈结构，随阵列天线口径加大，其增益带宽会逐渐下降；此外，其馈电结构面积较大，不利于小型化，很难进行大阵列组阵，以实现高增益。

从现有报道可以发现，虽然基片集成波导在毫米波天线及阵列设计中具有优势，但并没有很好的解决高增益和宽频带之间的矛盾，要同时实现阵列天线平面化、高增益、宽频带特性，困难较大。此外还有进一步增大增益的实际需求，考虑到长的基片集成波导在毫米波频率的介质损耗也相当可观，天线阵元增多带来的增益提升会被馈线长度增加带来的损耗所抵消，甚至出现负增长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种既能够实现宽频带且又可以提高阵列天线增益的宽带平板阵列天线。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：该宽带平板阵列天线，包括从上往下依次层叠设置的第一金属覆铜层、第一介质层、第二金属覆铜层、第二介质层、第三金属覆铜层，所述第一金属覆铜层上刻蚀有多组微带子阵，所述每组微带子阵由两个微带贴片单元和连接两个微带贴片单元的微带馈线组成；第二介质层上设置有“工”字形的基片集成波导馈电网络，所述基片集成波导馈电网络包括多个基片集成波导单元以及功分调谐孔，所述基片集成波导单元由两排边壁孔以及位于两排边壁孔一端的短路孔构成，所述边壁孔、短路孔、功分调谐孔均贯穿第二金属覆铜层、第二介质层、第三金属覆铜层，在第二金属覆铜层上开有多个耦合槽，所述多个耦合槽分别与多个基片集成波导单元一一对应，每个耦合槽的中心线与对应的基片集成波导单元的中心线之间存在间隙，所述每个耦合槽同时对两组微带子阵馈电，每组微带子阵中的两个微带贴片单元以及微带馈线对称的分布在耦合槽的两侧。

进一步的是，还包括波导馈电网络，所述波导馈电网络通过设置在第三金属覆铜层上的第一馈电槽、第二馈电槽以及耦合调谐孔与基片集成波导馈电网络相互连接，耦合调谐孔设置在第一馈电槽与第二馈电槽之间。

进一步的是，所述波导馈电网络由多个H面T型结组成，所述每个H面T型结包括波导管以及连接在波导管两端的法兰盘，所述法兰盘上设置有连接孔。

进一步的是，所述第一馈电槽与第二馈电槽平行排列，其开槽方向垂直于基片集成波导单元的轴线。

进一步的是，所述微带贴片单元的形状为矩形或圆形。

进一步的是，所述微带馈线为阶梯弯折状。

进一步的是，所述耦合槽为矩形或椭圆形。

进一步的是，所述第一介质层与第二金属覆铜层之间设置有粘接层。