[发明专利]一种新型基片集成波导极化双工天线系统

说明书

本发明涉及一种新型基片集成波导极化双工天线系统，包括设置在双层基片上的正交模耦合器、双极化喇叭天线、垂直型矩形波导－准同轴带线过渡结构和水平锥型矩形波导－基片集成波导过渡结构，所述正交模耦合器分别与双极化喇叭天线、垂直型矩形波导－准同轴带线过渡结构和水平锥型矩形波导－基片集成波导过渡结构相连。本发明设计采用基片集成波导结构，把整个极化双工天线系统制作在一个平面封装上，实现了整个系统的小型化与集成化，极大降低了制作成本，同时保证所发明的基片集成波导极化双工天线具有较高的功率容量和较低的传输损耗。

技术领域

本发明涉及微波技术领域，具体涉及一种新型基片集成波导极化双工天线系统。

背景技术

随着信息与通信行业的不断发展，大容量微波通信越来越重视频谱效率，以此使越来越紧张拥挤的频谱资源得到充分利用。正交模转换器(Ortho－Mode Transducer，OMT)是微波通信系统中分离/合并不同极化形式(或传播模式)电磁波的关键元件，被广泛应用在各种无线通信、雷达和电子对抗系统中。

双极化传输可实现不同极化形式的电磁波同时同频传输，其理论频谱效率是单极化传输的两倍，因而被广泛应用于各类无线与移动通信系统以提升系统容量。该传输技术在未来的无线与移动通信领域，特别是面向第五代移动通信(5G)应用的大容量毫米波回传系统中，具有广阔的应用前景。在双极化传输系统中，正交模耦合器(OMT)是最关键最重要的组件。正交模耦合器使得单天线能够支持两种不同极化的电磁波同时收发。理想的正交模耦合器能将两个分端口的输入信号转换为正交极化的独立信号，从合端口发射出去，且不产生交叉极化；反之，正交模耦合器也能从双极化天线的接收信号中分离出两路相互正交的极化波，分别送入两个分端口。由于正交模耦合器可对两个正交极化模式的信号进行有效分离或合并，使得同频段的不同信号得以在不同极化通道同时工作，从而有效提高通信容量。通过正交模耦合器，仅用一个天线即可实现双极化传输，有效降低开发成本和电路尺寸。因此，双极化传输技术的发展对高性能正交模耦合器有着迫切的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型基片集成波导极化双工天线系统，解决传统天线系统损耗高，效率低的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种新型基片集成波导极化双工天线系统，包括设置在双层基片上的正交模耦合器、双极化喇叭天线、垂直型矩形波导－准同轴带线过渡结构和水平锥型矩形波导－基片集成波导过渡结构，所述正交模耦合器分别与双极化喇叭天线、垂直型矩形波导－准同轴带线过渡结构和水平锥型矩形波导－基片集成波导过渡结构相连。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述正交模耦合器包括设置在基片集成波导T型结上的基片集成波导端口、准同轴带状线端口和基片集成脊波导合端口，所述基片集成波导端口与水平锥型矩形波导－基片集成波导过渡结构相连，所述准同轴带状线端口与垂直型矩形波导－准同轴带线过渡结构相连，所述基片集成脊波导合端口与双极化喇叭天线相连。

进一步，所述正交模耦合器中的基片集成波导端口和准同轴带状线端口的合并节点处设有槽线。

进一步，所述双极化喇叭天线包括上下层金属面、中间层介质透镜、两侧脊状金属窄壁和金属盲孔，所述脊状金属窄壁呈阶梯分布，所述中间层介质透镜的材质为半圆型截止片。

进一步，所述垂直型矩形波导－准同轴带线过渡结构包括矩形波导和准同轴带线，所述矩形波导和准同轴带线接触面的形状为探针辐射结构，材质为高低阻抗线馈入金属矩形贴片。

进一步，所述水平锥型矩形波导－基片集成波导过渡结构通过锥形截面进行阻抗匹配，所述锥形截面的长度L_r和宽度W_r的计算公式为：