[发明专利]一种四模工作的宽带平面基片集成波导背腔缝隙天线

说明书

本发明公开了一种四模工作的宽带平面基片集成波导背腔缝隙天线，天线主要由基片集成波导背腔、十字型辐射缝隙和不对称短路金属化通孔构成。本发明的天线在所工作的频段具有结构简单、低剖面、易加工和带宽宽等优点。

技术领域

本发明涉及一种采用四模工作的宽带平面基片集成波导(Substrate IntegratedWaveguide,SIW)背腔缝隙天线，属于天线技术领域。

背景技术

天线是无线通信系统的重要组成部分。无线通信的快速发展，对体积小、成本低、高增益、易集成及宽带的天线产生迫切需求。传统的背腔天线具有高增益、低前后比等优点，但也存在体积过大、不易与平面电路集成等缺点。

基于SIW的背腔缝隙天线可以很好地实现平面化、易集成等实际需求，但也带来了带宽较窄的问题。通过加载空气介质层、增加谐振贴片及增加谐振模式等技术手段，可以实现对基于SIW的背腔缝隙天线的带宽展宽。在现有的技术下，该类天线的最大带宽可达到17.5％。

随着现代无线通信的快速发展，对具有更宽带宽的基于SIW的背腔缝隙天线产生了很大需求。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明采用SIW技术，提供一种可以满足无线通信系统需要的、可应用与微波毫米波频段的、易于设计和加工、易于平面集成的宽带背腔天线。通过设计SIW类矩形腔、十字型缝隙及不对称短路金属化通孔，在不同频点激励起四种工作模式，展宽了天线的带宽。该天线具有易于平面集成、结构简单、带宽宽等优点。

技术方案：一种四模工作的宽带平面基片集成波导背腔缝隙天线，天线本体主要由介质层、介质层上下印刷的金属层及连接上下金属层、穿过介质层的多个金属化通孔构成；多个金属化通孔构成SIW的类矩形腔；所述上金属层上设有两个垂直交叉的矩形缝隙构成的十字形缝隙；将天线本体的上金属层看作XOY平面，所述十字形缝隙关于x方向上的矩形缝隙对称；x方向上的矩形缝隙朝向天线馈线的一段矩形缝隙的两侧分别设有一个金属化通孔，两个金属化通孔作为短路过孔。

所述短路过孔不关于x方向上的矩形缝隙对称。

SIW的类矩形腔、十字型缝隙及不对称短路过孔的尺寸及位置与天线的设计工作频率有关。分别沿x方向和y方向切割的矩形缝隙构成的十字形缝隙，通过设计沿y轴切割的矩形缝隙的尺寸和位置，在不同频点激发半TE₁₁₀模式、TE₂₁₀奇模模式及TE₂₁₀偶模模式；通过设计沿x方向切割的矩形缝隙的尺寸和位置，及两个不对称短路过孔的尺寸和位置，在不对其他模式的激励造成太大影响的情况下，在合适的频点激发半TE₁₂₀模式，从而使天线在不同频点工作在四种不同的模式下，并通过调节天线的尺寸参数，合理排布这四种模式的谐振频点，从而达到展宽天线带宽的效果。

天线通过50Ω微带线对SIW腔体馈电。所述馈线和天线的尺寸与天线的工作频率有关。

有益效果：与现有的背腔天线相比，本发明提供的四模工作的宽带平面基片集成波导背腔缝隙天线，具有如下优点：

1)该天线采用SIW作为天线的背腔，在保留了传统背腔天线优点的同时，带来了平面结构、易于集成、加工简单等优点。

2)该天线采用十字形缝隙和不对称短路金属化通孔，使天线在不同频点工作在四种模式，由此展宽了天线的总体带宽。

附图说明

图1为本发明天线的俯视图；

图2为本发明天线的输入阻抗的实部及驻波比随频率变化的示意图；

图3为本发明天线在9.6GHz处的方向图；

图4为本发明天线在10.4GHz处的方向图。

具体实施方式