[发明专利]一种基于基片集成波导设计的双频椭圆缝隙天线

说明书

本发明公开了一种基于基片集成波导设计的双频椭圆缝隙天线，包括：介质基板、上表面金属层、下表面金属层、金属化通孔阵列、椭圆缝隙和共面波导输入端；所述上表面金属层覆盖在所述介质基板的上表面，所述下表面金属层覆盖在所述介质基板的下表面；所述金属化通孔阵列贯穿所述上表面金属层、介质基板和下表面金属层；所述金属化通孔阵列与上表面金属层及下表面金属层共同围成一个基片集成波导腔体；所述椭圆缝隙设置在所述基片集成波导腔体的上表面金属层；所述共面波导输入端设置在所述基片集成波导腔体开口一侧的上表面金属层处。相对于现有技术，该天线能够在间隔较大的两个频段内传输信号，并且具备系统占用空间小、高阻抗带宽、高增益和可集成化等优点。

技术领域

本发明涉及无线通讯技术领域，尤其涉及一种工作在Ka波段的基于基片集成波导设计的双频椭圆缝隙天线。

背景技术

随着个人无线通信技术和无线局域网技术的发展，对信号传输技术提出了更高的要求。传统金属矩形波导缝隙天线具有主瓣宽度窄、波束指向固定、辐射效率高、增益大以及交叉极化电平低等特点，在雷达和无线通信系统中有着广泛的应用。但是，传统的金属波导腔体缝隙天线存在体积大、重量重、成本高以及加工和平面集成困难等问题。

因而，近年来为适应系统集成和设备轻量化的要求，提出了多种适合PCB和LTCC工艺的天线技术，例如：微带天线和印刷形式的天线等。虽然微带天线和印刷形式的天线较好地满足了与电路集成的要求，但也存在着诸如交叉极化电平高增益小和阻抗带宽低等问题。

并且，在当前广泛利用的无线通信系统中，通常还需要在间隔较大的两个频段内传输信号，若为实现双频段工作而采用两副天线，则会增大系统占用。而现有的高阶模谐振缝隙双频天线虽无需使用两副天线，但却也存在阻抗带宽低，增益低的问题。

因此，现有的无线通信技术难以同时解决天线系统占用大、阻抗带宽低、增益低及成本高、不易于电路集成的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点和不足，提出一种基于基片集成波导设计的双频椭圆缝隙天线，该天线能够在间隔较大的两个频段内传输信号，并且具备系统占用空间小、高阻抗带宽、高增益和易集成化等优点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于基片集成波导设计的双频椭圆缝隙天线包括：厚度为0.254mm的介质基板、上表面金属层、下表面金属层、金属化通孔阵列、单个椭圆缝隙和共面波导输入端；所述上表面金属层覆盖在所述介质基板的上表面，所述下表面金属层覆盖在所述介质基板的下表面；所述金属化通孔阵列贯穿所述上表面金属层、介质基板和下表面金属层；所述金属化通孔阵列与上表面金属层及下表面金属层共同围成一个基片集成波导腔体；所述椭圆缝隙设置在所述基片集成波导腔体的上表面金属层，所述椭圆缝隙的长轴与所述基片集成波导腔体的横截面的长边平行；所述椭圆缝隙的中心与所述基片集成波导腔体短路端的距离在5.35mm至5.39mm之间；所述共面波导输入端设置在所述基片集成波导腔体开口一侧的上表面金属层处。

相对于现有技术，本发明的基于基片集成波导设计的双频椭圆缝隙天线，通过单个椭圆缝隙激励高次模TE₁₀₁和TE₁₀₂模来实现的双频功能，并且椭圆缝隙能够辐射更多能量，因而提高了天线的阻抗带宽和增益，此外，该天线还具有占用空间小、易于电路集成、适合大批量生产等优点。所述椭圆缝隙的中心与所述基片集成波导腔体短路端的距离在5.35mm至5.39mm之间，使椭圆缝隙激励基片集成波导腔内的TE₁₀₁和TE₁₀₂模，保证其双频特性，并提高阻抗带宽。

进一步地，所述基片集成波导腔体为U型基片集成波导腔体。