[发明专利]一种宽带毫米波带状线平板阵列天线

说明书

本发明公开一种宽带毫米波带状线平板阵列天线，包括：依次层压在一起的第一介质基板、第二介质基板和第三介质基板，以及贯穿各介质基板的金属化通孔；在第一介质基板的下表面设有第一覆铜层地板，在第二介质基板的下表面设有带状线功分覆铜层，在第二介质基板的上表面设有第二覆铜层地板；在第三介质基板的上表面设有第三覆铜层地板，在第二覆铜层地板和第三覆铜层地板上分别设有与带状线功分覆铜层各功分末端一一对应的第二缝隙和第三缝隙；各功分末端与相应的第二缝隙、第三缝隙，以及围绕三者外周设置的金属化通孔共同组成天线单元。本发明具有宽带化、平面化、高增益、低加工成本、易于量产等优点。

技术领域

本发明涉及天线设计领域，具体涉及一种宽带毫米波带状线平板阵列天线。

背景技术

随着现代通信对通信速率要求的不断提升，频率更高的微波毫米波频段逐渐广泛应用于高容量的通信场景。其中，高增益天线是无线微波通信的前端，其性能好坏直接影响整体通信质量。传统的高增益微波天线有抛物面天线及卡塞格伦天线等抛物面天线的变形，然而传统的该类型天线必须具有纵向方向的厚度以实现抛物面加工。对于一些需要低剖面、平面化等特性的场景，需要平面化的高增益天线以实现美化、减轻重量、节省空间等目的，此时传统的抛物面天线则不能满足需求。

实现平面化高增益天线的常用方法为：使用平面天线单元组成二维阵列，主要的加工方法有金属波导阵列天线、印制电路阵列天线等。使用金属波导的天线具有损耗低，带宽较宽的优点，然而其需要机械加工保证精度，工艺复杂，生产效率较低，成本较高。印制电路天线阵可以使用平面印制电路(PCB)工艺，其加工精度高且成本较低，适宜应用于毫米波高增益天线的设计和生产。其中，带状线结构由于上下均有金属地板的覆盖，与微带线结构相比，其辐射泄露的能量较弱，其损耗和对方向图的影响都较小，适合于对带宽、方向图等性能要求严格的阵列设计。

带状线阵列天线的难点在于使用的层压介质板数量较多，并且可能使用盲孔加工，这些工序增高了天线整体的成本。如果可以减少介质板数量，并且使用通孔加工，则可以大幅降低成本，有利于该类型天线的广泛应用。

基于上述背景，在实际应用中需要一种宽带毫米波带状线平板阵列天线，以满足现代毫米波通信一些场景中对天线宽带化、平面化、高增益、低加工成本等方面的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽带化、高增益、平面化、低加工成本、易于量产的毫米波带状线平板阵列天线。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种宽带毫米波带状线平板阵列天线，包括：依次层压在一起的第一介质基板、第二介质基板和第三介质基板，以及贯穿各所述介质基板的金属化通孔；其特征在于，在所述第一介质基板的下表面设有第一覆铜层地板，在所述第二介质基板的下表面设有带状线功分覆铜层，在所述第二介质基板的上表面设有第二覆铜层地板，所述带状线功分覆铜层与所述第一覆铜层地板和所述第二覆铜层地板共同组成组成带状传输线；在所述第三介质基板的上表面设有第三覆铜层地板，在所述第二覆铜层地板和所述第三覆铜层地板上分别设有与所述带状线功分覆铜层各功分末端一一对应的第二缝隙和第三缝隙；各所述功分末端与相应的所述第二缝隙、所述第三缝隙，以及围绕三者外周设置的所述金属化通孔共同组成天线单元。

更为优选的是，各所述天线单元组成2×2以上的周期性排布的阵列形式。

更为优选的是，在所述第一介质基板的底部安装有馈电波导，在所述第一覆铜层地板的中心位置设有不覆铜的第一缝隙，在所述第一缝隙的中心处设有调谐贴片；所述第一缝隙与所述带状线功分覆铜层、所述金属化通孔在所述第一介质基板中心的部分一同构成谐振腔，用来实现电磁能量从所述馈电波导到所述谐振腔再到所述带状线功分覆铜层的高效率转换。

更为优选的是，所述第一缝隙位于所述馈电波导与所述第一介质基板的接触面的中心。