[实用新型]基于SIW结构的毫米波宽带Vivaldi阵列天线

说明书

本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种基于SIW结构的毫米波宽带Vivaldi阵列天线，包括微带SIW转换结构、基于SIW的一分八功分器和八个Vivaldi天线单元，SIW转换结构包括微带线、微带渐变线和SIW传输段，基于SIW的一分八功分器包括金属层和感性金属通孔，Vivaldi天线单元包括Vivaldi辐射单元、第一锤形槽和第二锤形槽。本实用新型的第一锤形槽和第二锤形槽使得Vivaldi天线单元上的表面电流路径弯曲，增加了辐射单元的有效长度，向低频方向拓展了天线的阻抗带宽；同时，锤形槽向内的延伸避免了对相邻辐射单元的电容加载产生影响，使得天线最终取得良好的带宽特性。

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种基于SIW结构的毫米波宽带Vivaldi阵列天线。

背景技术

随着第五代移动通信技术(5G)的研究进展，毫米波频段作为新的频谱资源已经得到越来越高的重视。Vivaldi天线由于宽带、高增益以及低交叉极化等优势在雷达、通信以及电子对抗等领域扮演着愈加重要的角色。随着平面集成电路的发展，低剖面、易集成、低成本的印刷Vivaldi天线阵列成为了当下的研究热点。将Vivaldi阵列天线应用于毫米波频段之中有着重要意义。

在毫米波频段中，传统的基于微带线结构的天线阵列，由于其馈电网络处于辐射状态，不但产生较大的传输损耗，也会产生不希望的辐射；而对于带状线结构的天线阵列，其传输线虽处于屏蔽状态，但馈电网络较为复杂，需要多层结构，加工成本比较高昂。除此之外，根据Vivaldi天线的辐射原理，Vivaldi天线要拓展其阻抗带宽，必须增加辐射单元的指数渐变长度以延长电流路径，这与天线的小型化需求产生了矛盾。

基片集成波导(SIW)是具有低插损、低辐射的新型导波结构，由介质基片上的金属化通孔阵列制成，制成的毫米波部件具有高Q值，高功率容量和易集成的优点。

实用新型内容

本实用新型提供了一种可以拓展天线带宽和提高天线增益的基于SIW结构的毫米波宽带Vivaldi阵列天线。

为了实现本实用新型的目的，所采用的技术方案是：基于SIW结构的毫米波宽带Vivaldi阵列天线，包括微带SIW转换结构、基于SIW的一分八功分器和八个Vivaldi天线单元，微带SIW转换结构将馈入的电磁波转换为SIW传输段的电磁波，基于SIW的一分八功分器将SIW传输段的电磁波均匀传输至八个Vivaldi天线单元，SIW转换结构包括微带线、微带渐变线和SIW传输段，微带线和SIW传输段通过微带渐变线连接，基于SIW的一分八功分器包括金属层和感性金属通孔，Vivaldi天线单元包括Vivaldi辐射单元、第一锤形槽和第二锤形槽，第一锤形槽和第二锤形槽均开设在Vivaldi辐射单元上。

作为本实用新型的优化方案，Vivaldi天线单元还包括第一重叠区和第二重叠区，相邻Vivaldi辐射单元正面金属层和背面金属层重叠的区域为第一重叠区，单个Vivaldi辐射单元金属层重叠的区域为第二重叠区。

作为本实用新型的优化方案，微带SIW转换结构还包括金属地，金属地位于介质板的背面，微带线和微带渐变线位于介质板的正面，SIW传输段包括SIW金属层和SIW金属通孔，SIW金属层分别覆盖在介质板的正面和背面，SIW金属通孔排布在SIW金属层的两侧。

作为本实用新型的优化方案，介质板的厚度为0.254mm。

本实用新型具有积极的效果：1)本实用新型可以覆盖38.4–45.6GHz频段，Vivaldi天线单元本身具有高增益的优势，本实用新型采用八个Vivaldi天线单元组成阵列更是进一步提高了天线的增益，同时减小了E面波束宽度；