[实用新型]一种基片集成波导SIW的背腔缝隙圆极化毫米波天线

说明书

一种基片集成波导SIW的背腔缝隙圆极化毫米波天线，该天线包括辐射层、功分层和馈电层；辐射层由SIW正方形谐振腔、第一金属贴片和第一矩形介质板组成；功分层由功分器、第二金属贴片和第二矩形介质板组成；馈电层由SIW结构、第三金属贴片、第三矩形介质板和第四金属贴片组成；SIW正方形谐振腔设有第一金属通孔，上表面蚀刻矩形缝隙，中心贯穿有通孔；功分器由第二金属通孔和探针组成，中心位置蚀刻功分层矩形耦合缝隙，周围有圆形耦合缝隙，探针贯穿每个圆形耦合缝隙；SIW结构蚀刻有馈电层矩形耦合缝隙和馈电层金属通孔；本实用新型的馈电网络传输特性良好，工作频带内的增益强、带宽宽，具有馈电结构简单、低剖面和结构紧凑的优点。

技术领域

本实用新型属于天线技术领域，具体涉及背腔缝隙天线领域的一种基片集成波导SIW(Substrate Integrated Waveguide)的背腔缝隙圆极化毫米波天线，可用于毫米波无线通信系统。

背景技术

随着移动互联网和物联网的快速发展，传统的移动通信系统已经越来越无法满足人们的需求，5G移动通信系统的研发被提上的日程。5G的提出促进了许多新技术的诞生，其中毫米波技术是众多5G技术中最有效和最富创新的技术。传统小于3GHz的移动通信频率日趋拥挤不堪，而毫米波频段的资源却远远还没有被开发。同时用于毫米波频段的设备具有重量轻和体积小的优点，推动着毫米波系统向着小型化和模块化的方向发展。

传统的移动通信天线多为平面印刷天线，但随着频率的不断升高，传统的微带等平面传输线易产生干扰谐波，其产生的能量损耗和激励出的表面波严重的降低了天线的辐射效率，所以达不到毫米波的通信需求。基片集成波导和金属波导具有相类似的低损耗特性，同时还具有低剖面的优势，所以基片集成波导结构被大量运用在毫米波天线的设计中。

在传统的通信中，“多径效应”是无法回避且客观存在的问题，其会导致严重的信号衰减。同时毫米波的波长短，绕射能力非常弱，多径分量尤其多，所以相对而言“多径效应”的影响更为显著。因此，圆极化天线能够有效的减小“多径效应”造成的衰弱，且圆极化天线不会存在极化失配的问题，所以对圆极化毫米波天线研究是存在必要性的。

例如，电子科技大学在其申请的专利中“宽带圆极化平板阵列天线”(申请号：201510268062.5，专利授权号：CN104953256B)提出了名称为宽带圆极化平板阵列天线。该天线采用了一种相位延迟线对十字缝隙进行馈电的结构，激励其四个寄生贴片，形成了圆极化辐射。该天线具有低成本和较宽的轴比带宽的优点，但是由于其利用微带线结构进行馈电，造成了比较大的能量损耗，从而导致辐射效率和增益的降低，限制了天线的应用。

例如，华南理工大学在其申请的专利中“一种高增益毫米波圆极化阵列天线”(申请号：201710950522.1，专利公布号：CN107749520A)提出了名称为一种高增益毫米波圆极化阵列天线。该阵列天线由辐射体阵列、馈电网络和馈电金属金属探针构成，辐射单元包括主辐射环、寄生辐射环和匹配圆环组成，最终实现了圆极化辐射。该天线一种基片集成波导结构，具有较低的损耗和较高的辐射效率和增益，但是该圆极化天线的轴比带宽较窄，不适用于宽带的毫米波应用场景。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种基于SIW技术的背腔缝隙圆极化毫米波天线，用于解决现有毫米波圆极化天线轴比带宽窄、天线增益和效率低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种基片集成波导SIW的背腔缝隙圆极化毫米波天线，其结构自上而下包括辐射层、功分层和馈电层，所述辐射层由四个顺序旋转排布的SIW正方形谐振腔、第一金属贴片和第一矩形介质板组成；所述功分层由功分器、第二金属贴片和第二矩形介质板组成；所述馈电层由矩形SIW结构、第三金属贴片、第三矩形介质板和第四金属贴片组成；所述第一金属贴片、第二金属贴片分别覆在第一矩形介质板和第二矩形介质板的上表面；所述第三金属贴片、第四金属贴片分别覆在第三矩形介质板的上表面和下表面；