[发明专利]混合馈电的缝隙阵列天线

说明书

本发明涉及一种本发明公开了一种混合馈电的缝隙阵列天线，采用基片集成波导和传统矩形金属波导混合馈电的形式，其中辐射阵面为基片集成波导缝隙阵列，功分和差网络为波导单层平面结构，功分和差网络位于辐射阵面下方，馈电端口在天线背面，均不占用天线口面，该天线具有口面利用率高、增益高、带宽较宽、剖面低等优点。

技术领域

本发明属于雷达天线领域,涉及一种缝隙阵列天线，该天线采用基片集成波导和传统矩形金属波导混合馈电技术。

背景技术

传统波导缝隙阵列天线广泛应用于微波毫米波领域，但是它一般为多层波导结构，需要数控高速铣床机械加工，再通过真空焊或者扩散焊方式焊接，一般加工成本比较高。基片集成波导(SIW)技术是近些年提出的一种可以集成于介质基片中的具有低辐射、高功率容量等特性的新的波导结构，它的传播特性与矩形金属波导类似，由于整个结构完全为介质基片上的金属化通孔阵列所构成，所以这种结构可以利用PCB工艺精确的实现，重量很轻，加工成本很低，但是基片集成波导(SIW)很难做成多层结构，馈电网络和天线辐射阵面在同一层使得基片集成波导天线的口面利用率不高。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种混合馈电的缝隙阵列天线，采用传统矩形金属波导和基片集成波导混合馈电，天线阵面为基片集成波导结构，功分和差网络为波导单层平面结构，功分和差网络位于天线辐射阵面下方，使得天线口面利用率很高，该发明克服了传统矩形金属波导和基片集成波导各自的缺点，使得两者的优点相结合。

技术方案

一种混合馈电的缝隙阵列天线，其特征在于包括辐射阵面和功分和差网络，所述的辐射阵面为双面覆铜印制板，包含多个线阵，每个线阵采用基片集成波导结构，包括介质基板、介质基板正面金属层、介质基板背面金属层和贯穿介质基板的金属化通孔阵列，介质基板正面金属层上设有辐射缝隙，介质基板背面金属层上设有耦合馈电缝隙，每一根线阵被划分成多段，通过下方的耦合馈电缝隙中心馈电；所述的功分和差网络为矩形金属波导结构，在铝板上机械加工，用导电胶将双面覆铜印制板和铝板粘接起来，基片集成波导和下层的金属腔体共用介质基板背面金属层；功分和差网络背面设有天线和波束端口和天线差波束端口。

辐射缝隙和耦合馈电缝隙均位于基片集成波导宽边中心线位置，同一个基片集成波导上的辐射缝隙倾斜方向相同，线阵上相邻的基片集成波导上的辐射缝隙倾斜方向相反，同一根线阵上的相邻辐射缝隙间距为一个介质波导波长，终端辐射缝隙距离短路端为1/2的介质波导波长。

当基片集成波导上的辐射缝隙数量为偶数时，耦合馈电缝隙对应在辐射缝隙的中心处；当基片集成波导上的辐射缝隙数量为奇数时，耦合馈电缝隙对应在中间的辐射缝隙与相邻的辐射缝隙的中间处。

介质基板采用Rogers 5880，相对介电常数为2.2，厚度为0.787mm，上下金属层厚度均为0.035mm，金属化通孔直径0.5mm，相邻通孔间距为1mm。

所述的功分和差网络是波导单层平面结构，包括馈电波导、两个一分二功分器、90°相位延迟线和3dB定向耦合器，一分二功分器通过金属膜片和两个金属柱来调节功率分配比和电压驻波比；3dB定向耦合器的四个端口分别与天线和波束端口、天线差波束端口、一个一分二功分器和90°相位延迟线连接，90°相位延迟线再与另一个一分二功分器连接。

有益效果

本发明提出的一种混合馈电的缝隙阵列天线，与现有技术相比，具有如下技术效果：

1.天线口面利用率高：基片集成波导很难做成多层结构，馈电网络和天线辐射阵面在同一层使得基片集成波导天线的口面利用率不高，而混合馈电的功分和差网络集成在在天线辐射阵面的背面，使得整个天线口面都为辐射阵面。