[发明专利]一种基于连续可调基片集成波导移相器的相控阵天线

说明书

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种基于连续可调基片集成波导移相器的相控阵天线，包括馈电网络、移相器和辐射单元；所述馈电网络连接于所述移相器和辐射单元之间；所述馈电网络包括转换器、T型功率分配器和Y型功率分配器；所述转换器输出端与T型功率分配器输入端连接，所述T型功率分配器输出端分别连接一个Y型功率分配器的输入端，所述Y型功率分配器的输出端分别连接一个移相器。本发明具有天线低成本、结构紧凑、集成度高、连续扫描角度范围大的特点。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种基于连续可调基片集成波导移相器的相控阵天线。

背景技术

近年来，基于802.11ac标准的5G Wi-Fi (覆盖工作频段5.15-5.85GHz)技术越来越受到人们的关注，相比上一代，它具有更高的数据传输率和更宽的信道带宽。值得注意的是，波束形成相控阵天线可以极大地提高5G Wi-Fi设备的传输效率和覆盖范围。然而，传统的相控阵天线通常受到波束扫描范围有限、成本高、体积大、结构复杂等缺点制约。因此，当下迫切需要设计出成本低、结构紧凑、易于加工和集成、同时能够实现大角度扫描的相控阵天线。

基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide, SIW)技术具有低成本、低剖面、低损耗、加工简单和易于集成的优点，因此非常适合用来设计相控阵天线。一般来讲，基于SIW的波束形成网络通常有两种形式：一种是采取现有的波束形成网络结构，比如巴特勒矩阵或者罗特曼透镜；另一种方法是将数字或者模拟移相器与馈电网络连接。第一种方式的缺点是只能实现非常有限的离散扫描角度，而且随着所需波束指向需求的增加，其大小和复杂性将极大的增大。相比较而言，第二种方法实现起来更加简单，但是由于现有的传统移相器体积较大，造成系统的集成度较低仍是需要解决的问题。

在目前已公开的文献中，有的采用表面贴装的数字式移相器与SIW槽天线连接，只能得到较小的离散的波束扫描范围和较窄的带宽；有的采用外置数字式移相器、外置功率分配器、同轴电缆、控制电脑来调节SIW槽天线的相位，可以得到较大角度的扫角，但是此方案集成度低、系统体积庞大、成本高；还有一种方式是采用铁氧体低温共烧陶瓷(LTCC)技术结合SIW技术实现天线单元相位的连续可调，并且系统体积小，但是受限于可用的LTCC层数，较难实现大角度扫描。

上述的各方面缺陷将限制这些相控阵天线在5G Wi-Fi系统中的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于连续可调基片集成波导移相器的相控阵天线，以使天线低成本、结构紧凑、集成度高、连续扫描角度范围大。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于连续可调基片集成波导移相器的相控阵天线，包括馈电网络、移相器和辐射单元；所述馈电网络连接于所述移相器和辐射单元之间。

进一步的，所述馈电网络包括转换器和功率分配器，所述转换器的输出端与所述功率分配器的输入端连接，所述功率分配器的输出端与移相器连接。

进一步的，所述功率分配器包括T型功率分配器和Y型功率分配器，所述T型功率分配器的输入端与转换器的输出端连接，所述T型功率分配器的输出端分别连接一个Y型功率分配器的出入端，所述Y型功率分配器的输出端分别连接一个移相器的输入端。

进一步的，所述转换器包括一对扇形槽。

进一步的，所述移相器包括第一介质基板和第二介质基板，所述第一介质基板和第二介质基板之间设有第一金属化层，所述第二介质基板远离第一介质基板的一侧设有第二金属化层，所述第一介质基板远离第二介质基板的一侧设有第三金属化层，所述第一金属化层设有第一耦合槽。

进一步的，所述第二金属化层和第三金属化层上分别设有矩形环槽，所述矩形环槽内设有第一贴片。