[发明专利]缝隙相位校准的平面喇叭天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种平面喇叭天线，尤其是一种缝隙相位校准的平面喇叭天线。

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，三维喇叭天线的巨大几何尺寸制约了其在平面电路中的应用和发展。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、易于集成和加工制作等优点。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，但是这些方法均是在平面喇叭外部通过添加相位或者电场校准结构实现目的，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缝隙相位校准的平面喇叭天线，在该喇叭天线上下两个平行的金属面上，有多条缝隙以矫正天线口径面上电磁波的相位不一致、改善天线口径面上相位分布的同相性，增加天线的口径效率和增益。

技术方案：本发明的缝隙相位校准的平面喇叭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缝隙；所述微带馈线的第一端口是该天线的输入输出端口，微带馈线的第二端口与基片集成波导喇叭天线相接；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的第一金属平面和第二金属平面均有数条缝隙，缝隙的长度大于一个波长，缝隙的一端在基片集成波导天线的内部，缝隙的另一端位于天线口径面上，缝隙在基片集成波导喇叭的内部形成多个子喇叭；

所述的缝隙的形状是折线、指数线和其它曲线等，不同缝隙的宽度可以是不同的，每条缝隙的宽度可以是不均匀的；

所述的一条或数条缝隙中，调整相邻两条缝隙之间的距离、或者调整一条缝隙与基片集成波导喇叭天线侧壁金属化过孔之间的距离、或者改变一条或者多条缝隙的长度，能够使得到达天线的口径面上电磁波相位分布更均匀，或者使得到达天线的口径面上电磁波相位按照需要分布；调节某条缝隙的宽度，可以改变该条缝隙两边的子喇叭中电磁波的相速，能够使得到达天线的口径面上电磁波相位分布更均匀，或者使得到达天线的口径面上电磁波相位按照需要分布。

微带馈线的导带与第一金属平面相接，微带馈线的接地面与第二金属平面相接。

相邻两条缝隙之间的距离要保证其主模可以传输而不被截止。

所述的金属化过孔喇叭侧壁中，相邻的两个金属化过孔的间距要小于或等于工作波长的十分之一，使得构成的金属化过孔喇叭侧壁能够等效为电壁。

在基片集成波导喇叭天线的底面金属平面上的缝隙与顶面金属平面上的缝隙一一对应，在基片集成波导喇叭天线底面金属平面上的缝隙与顶面金属平面上的缝隙的形状一样、数量相等，底面金属平面上的缝隙在底面金属平面上的位置与顶面金属平面上的缝隙在顶面金属平面上的位置一样。

在基片集成波导喇叭的第一金属平面和第二金属平面上的缝隙，把基片集成波导喇叭分成数个子喇叭。在子喇叭中电磁波的传播相速都与子喇叭的宽度有关，子喇叭的宽度越宽，其中电磁波的传播相速就越低；反之，子喇叭的宽度越窄，电磁波的传播相速就越高。来自封装内部电路的电磁波信号从金属化垂直过孔馈线的一端通过天线的输入输出端口进入到基片集成波导喇叭天线，在向天线的口径面方向传播一段距离后，遇到一条或者数条缝隙，就分成两路或者多路，进入子喇叭传播，再通过子喇叭到达天线的口径面；在天线口径面上的电磁波，是通过不同子喇叭到达的，而且各路经过的路径长度有差异，到达天线口径面的边缘的电磁波所经过的路程较远，但经过的子喇叭的宽度较窄，电磁波的相速较快；而到达天线口径面中心附近的电磁波所经过路程较近，但经过的子喇叭的宽度较宽，电磁波的相速较慢。这样通过不同子喇叭到达天线口径面电磁波的相位保持一致，就达到提高天线增益的目的。同理也可以按照需要在天线的口径面实现特定的相位分布。

有益效果：本发明缝隙相位校准的平面喇叭天线的有益效果是，可以按照需要在天线的口径面实现特定的相位分布，也可提高天线口径面上电磁波的相位的一致性，进而增加了天线的口径效率和增益。

附图说明

图1为缝隙相位校准的平面喇叭天线结构正面结构示意图。