[发明专利]一种基于介质集成波导缝隙天线的反射阵列天线

说明书

技术领域

本发明设计一种反射阵列天线技术，特别是一种基于介质集成波导缝隙天线的反射阵列天线。

背景技术

在雷达和卫星通讯系统中，反射阵列天线是一种非常重要的技术，用来实现信号的发射和接收，同时天线还具有高增益，小体积，轻重量的特性，可以应用在目标侦测和通信领域。相对于抛物面天线而言其结构简单，加工方便，成本低廉，体积较小；相对于平面阵列天线而言，反射阵列天线采用空馈技术避免了复杂的馈电网络带来的损耗所导致的较低的天线效率。但是，传统的反射阵列天线存在着交叉极化较高，而且天线效率比较低的问题。近年来，基于介质集成波导技术在微波元器件中得到了快速的发展，特别是对基于介质集成波导的缝隙天线，人们提出了许多不同的设计方法，这类型的天线在很大程度上都具有较好的交叉极化，特别是对于基于介质集成波导的谐振型纵向缝隙天线阵列而言。

基于介质集成波导的缝隙天线大院具有减小交叉极化、提高天线效率等优点，可以有效地提高极化纯度，实现高效率的反射阵列天线。但是现有技术中尚无将基于介质集成波导的缝隙天线运用到反射阵列天线单元的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于介质集成波导缝隙天线单元的反射阵列天线，它能具有较低的交叉极化和较高的效率下实现高增益的天线性能。

一种基于介质集成波导缝隙天线的反射阵列天线，包括若干个呈周期性排列的介质集成波导缝隙天线单元，每个介质集成波导缝隙天线单元均包括从上至下依次粘连在一起的上层金属层、上层介质基板、中间金属层、下层介质基板、下层金属层，每个介质集成波导缝隙天线单元还包括上层介质集成波导和下层介质集成波导。其中上层金属层和中间金属层上分别设置上层辐射缝隙和中层耦合缝隙且缝隙间相互垂直设置且均偏离各自所在层所平行的中心线且关于各自所在层所垂直的中心线对称设置，上层介质集成波导若干均设置于上层介质基板中且每一上层介质集成波导上、下两端分别与上层金属层和中间金属层相连接，上层介质集成波导金属通孔成等间距排列，下层介质集成波导若干均设置于下层介质 基板中且每一下层介质集成波导上、下两端分别与中间金属层和下层金属层相连接，下层介质集成波导金属通孔成等间距排列，与中层耦合缝隙相距较远的一边的下层介质集成波导距中层耦合缝隙的间距可调以改变下层介质集成波导的长度，所述介质集成波导缝隙天线单元中下层介质集成波导的长度间不完全相同。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：(1)本发明提出的基于介质集成波导缝隙天线单元，可以在灵活的实现超过360°线性相位变化；(2)本发明提出的基于介质集成波导缝隙天线单元，能够实现单元之间较低能量的耦合；(3)本发明提出的基于介质集成波导缝隙天线单元，能够实现天线单元低于-60dB的交叉极化；(4)本发明提出的基于介质集成波导缝隙天线单元能够实现具有较高灵敏度的相位调节；(5)本发明提出的基于介质集成波导缝隙天线的反射阵列天线能够实现低于-40dB的天线交叉极化；(6)本发明提出的基于介质集成波导缝隙天线的反射阵列天线，采用双面微波介质板，结构简单，加工容易，成本和重量都相对较小，因而可以大规模生产。

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明基于介质集成波导缝隙天线的反射阵列天线的俯视图。

图2为本发明基于介质集成波导缝隙天线单元的三维图、俯视图和侧视图，其中图(a)为三维图，图(b)为俯视图，图(c)为侧视图。

图3(a)为本发明基于介质集成波导缝隙天线3*3阵列的俯视图。

图3(b)为图3(a)中一个单元的结构示意图。

图4为本发明基于介质集成波导缝隙天线3*3阵列的反射系数和传输系数示意图。

图5为本发明基于介质集成波导缝隙天线单元在不同下层介质集成波导长度下的相位变化曲线示意图。

图6为本发明基于介质集成波导缝隙天线单元在不用频率下的损耗值和交叉极化电平示意图，其中图(a)为损耗值示意图，图(b)为交叉极化电平示意图。

图7为本发明基于介质集成波导缝隙天线单元在不同入射角度情况下相位随频率的变化情况示意图。

图8为本发明基于介质集成波导缝隙天线的反射阵列天线在30GHz情况下E面和H面的仿真和测试得到的归一化辐射方向图。

图9为本发明基于介质集成波导缝隙天线的放射阵列天线的增益曲线示意图。

具体实施方式