[实用新型]一种多层平面天线阵列

说明书

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，更具体是涉及一种使用混合多层结构馈电的平面天线阵列。

背景技术

毫米波天线作为毫米波无线通信系统中关键器件之一，其性能好坏直接影响到整个系统可实现的性能水平，其在毫米波频段关键的技术要点在于加工精度及复杂度、成本、体积、带宽及增益等。目前毫米波天线阵列由于其低剖面、高增益、易于集成等优点得到了广泛的应用。毫米波天线阵列主要分为馈电网络和辐射单元两个部分，目前存在的天线阵列类型都在所需性能的某个方面有一定缺点，例如：按照馈电网络划分，使用传统金属波导馈电的天线阵列会拥有最小的传输损耗，但该馈电结构加工成本较高，而使用带状线馈电的阵列虽然加工成本很低且易于集成，但是其损耗高，基片集成波导馈电的成本及损耗介于两者之间。

按照辐射单元来说，传统辐射单元均具有加工难度低的优点，但缝隙天线阵带宽窄、背腔天线体积大、贴片天线表面波强。所以，毫米波天线阵列需要针对馈电网络性能与成本之间的矛盾进行优化，并且需要一个辐射性能更优秀的辐射单元。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种加工成本低，集成度高，带宽宽、增益高的多层平面天线阵列。

本实用新型是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种多层平面天线阵列，其特征在于，它包括分别集成有双层馈电网络(其中包括集成空气波导)及部分天线结构的若干层介质板和覆在相邻两层介质板之间的层间金属板，层间使用缝隙耦合；双层馈电网络中下层为空气波导功分网络，上层为SIW馈电网络，介质板及层间金属板层压成完整天线，此种结合方式使层间公用一块金属隔板，节省成本。

进一步地，它包括两层介质板、三层金属板和一层绝缘板，第一层介质板集成有多组辐射单元；第二层介质板集成有基片集成波导，绝缘板位于第二层介质板的下方，集成空气波导。

进一步地，每四个电偶极子天线为一组，呈四角分布，对角设置的两个电偶极子天线之间连接有短路条带，两组短路条带交叉连接为一体。

进一步地，电偶极子天线，厚度0.03-0.05mm，整体结构为方形，长度1-2mm；偶极子呈管状，外径为0.2-0.3mm。

进一步地，所述金属板为铜板，厚度为0.03-0.05mm，其上刻蚀有耦合缝隙，缝隙长宽分别为1-2mm、0.3-0.5mm。

进一步地，第二层介质板材质为Rogers4350B，厚度为0.5-0.6mm。

进一步地，绝缘板材质为FR4，厚度0.4-0.6mm。

进一步地，最下层金属板的底部设置有输入转接结构，用作输入口与空气波导输入端相连。

本实用新型采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：

1、本实用新型传输损耗低，保持性能同时节省成本。采用使用双层馈电网络馈电，并且在传输长度长的下层馈电网络使用高成本集成空气波导，上层传输长度短的子网络使用低成本基片集成波导，以此做到对性能和成本之间的最大优化。

2、带宽宽，使用性能优秀的磁电偶极子天线，该天线加工难度低，且带宽远宽于传统天线。

3、易于加工。使用PCB技术，层间使用简单的缝隙耦合，且所有结构均集成在介质基片中，无对加工精度要求很高的结构，在毫米波器件加工中极大节省加工成本。

4、增益高。由于其体积小，可以制作大规模的天线阵列，因此增益很高。

附图说明

图1是本实用新型的三维结构图；

图2是本实用新型的侧视图；

图3是本实用新型的实施例的层1的俯视图；

图4是本实用新型实施例的层2的俯视图；

图5是本实用新型实施例的层3的俯视图；

图6是本实用新型实施例的层4的俯视图；

图7是本实用新型实施例的层5的俯视图；

图8是本实用新型实施例的层6的俯视图；

图9是本实用新型实施例的层7的俯视图；

图10是本实用新型中辐射单元的三维结构图；

图11是本实用新型中辐射单元的侧视图；

图12是本实用新型的S参数设计结果；

图13是本实用新型的71GHZ频点辐射方向图；

图14是本实用新型的78GHZ频点辐射方向图；

图15是本实用新型的86GHZ频点辐射方向图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本技术方案作详细的描述。