[发明专利]一种基于SIW技术的CTS平板阵列天线

说明书

本发明公开了一种基于SIW技术的CTS平板阵列天线，包括从下往上依次排列的馈电层、模式转换层和辐射层，馈电层用于接入电磁波并将其内接入的电磁波耦合至模式转换层，模式转换层用于将输入其内的电磁波耦合至辐射层，辐射层用于将输入其内的电磁波辐射到自由空间，馈电层、模式转换层和辐射层分别采用基片集成波导实现，馈电层采用输入输出同向结构，模式转换层包括多个模式转换器，每个模式转换器的形状与其内部的电磁场分布形状相吻合；优点是输入效率较高，体积较小，集成度较高，具有低剖面特性。

技术领域

本发明涉及一种CTS平板阵列天线，尤其是涉及一种基于SIW技术的CTS平板阵列天线。

背景技术

连续切向结(CTS)平板阵列天线由于具有低驻波、高增益、低成本和对制作精度不敏感等特性受到越来越多的关注。CTS平板阵列天线通过在平行板波导上开设切向缝隙形成，切向缝隙和平行板波导的交界处会产生纵向位移电流，此时平行板波导里面传递的电磁波就能通过切向节耦合并且向外辐射。

传统的CTS平板阵列天线基于角锥喇叭辐射单元设计而成，主要包括从下往上依次排列的馈电层、模式转换层和辐射层，馈电层与模式转换层之间以及模式转换层与辐射层之间分别通过矩形波导连接。馈电层包括多个辐射单元，每个辐射单元分别由角锥喇叭构成，模式转换层包括多个1/2矩形波导功分器，馈电层使用体积较大的盒状耦合器实现。盒状耦合器通常包括扇形喇叭、偏置抛物反射面和平板波导，扇形喇叭和偏置抛物反射面设置在平板波导内部，扇形喇叭的相位中心设置在偏置抛物反射面的焦点处，多个1/2矩形波导功分器连接在偏置抛物反射面的一端，每一个1/2矩形波导功分器中心面与对应的辐射单元中心面处于同一平面内，为CTS平板阵列天线的辐射做等幅分布。该CTS平板阵列天线中，盒状耦合器采用柱面波转换平面波和反射器原理产生平面波，扇形喇叭辐射的场在偏置抛物反射面处产生等幅度同相位的平面波，等幅度同相位的平面波通过多个1/2矩形波导功分器传输给角锥喇叭，进而向空间辐射。

上述传统的CTS平板阵列天线中，盒状耦合器产生的平面波振幅分布不均匀，导致传统的CTS平板天线阵列的输入效率较低，另外，构成辐射单元的角锥喇叭体积较大难以和平面电路元件集成，并且馈电层与模式转换层之间以及模式转换层与辐射层之间连接的矩形波导体积也较大，集成度低，由此导致CTS平板阵列天线体积大，剖面变高。

小型化和高效率已经成为当前CTS平板阵列天线发展的重要方向。基片集成波导(SIW)是一种在介质平板上下表面通过印刷工艺在其表面附加金属层(即敷铜)和在介质平板上设置等间距金属通孔而构成的波导结构。基片集成波导可以构成等效矩形波导，其传输特性与填充介质的矩形波导一致，但是其体积更小。鉴此，设计一种基于SIW技术的CTS平板阵列天线对于提高CTS平板阵列天线的输入效率，减少体积，提高集成度具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种输入效率较高，体积较小，集成度较高，具有低剖面特性的基于SIW技术的CTS平板阵列天线。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于SIW技术的CTS平板阵列天线，包括从下往上依次排列的馈电层、模式转换层和辐射层，所述的馈电层用于接入电磁波并将其内接入的电磁波耦合至所述的模式转换层，所述的模式转换层用于将输入其内的电磁波耦合至所述的辐射层，所述的辐射层用于将输入其内的电磁波辐射到自由空间，所述的馈电层、所述的模式转换层和所述的辐射层分别采用基片集成波导实现，所述的馈电层采用输入输出同向结构，所述的模式转换层包括多个模式转换器，每个所述的模式转换器的形状与其内部的电磁场分布形状相吻合。