[发明专利]一种类介质板波导天线

说明书

本发明公开了一种类介质板波导天线。类介质板波导天线包括PCB基板和类介质板波导结构，PCB基板底面中间布置有微带线/波导，通过微带线/波导连接馈源对类介质板波导结构进行激励；类介质板波导结构包括多层上下层叠的结构相同的类介质板组元，每层类介质板组元包括中心基本组成单元和至少三个边缘基本组成单元，基本组成单元均是由PCB介质板和布置在PCB介质板上下表面的金属板构成，PCB介质板上下表面的金属板之间通过金属过孔连接；PCB基板和中心基本组成单元的中心均开设有缝隙。本发明天线可方便地与同样基于PCB工艺的电路结构直接相连，并易于馈电，有利于天线与电路设计一体化，并获得低剖面高增益的效益。

技术领域

本发明涉及了本发明公开了一种低剖面高增益天线，特别是涉及了一种类介质板波导天线。

背景技术

随着无线通信的快速发展，天线作为信号发射与接收的载体，在无线通信中有着重要的应用。随着无线通信系统性能的不断提高，通信界对天线设计提出了高增益，低剖面等要求，除此以外，天线与通信电路的集成化，已经成为了新的要求。天线与电路的集成化，可以有效降低两者的连接损耗，同时可以有效节省安装空间，对通信系统的集成化、小型化有着重要的意义。

近些年来，为了提升现有天线的性能，研究者引入了一系列新型电磁结构，例如电磁带隙材料、左手材料、褶皱金属等。都有周期电磁结构的特性，可以用在提升天线的增益，降低天线剖面等目标。

利用金属结构形成周期性皱褶电抗性表面可以维系TM型表面波的传播，并可以在终端实现辐射，形成表面波天线，并已经得到一定的应用。但这一类型的天线主体结构是纯金属，需要使用金属机加工，这与通信电路系统广泛使用的基于PCB工艺有着较大的差异。因而此类天线很难与通信电路直接集成，限制了此类天线的广泛使用。如果可以使用PCB工艺加工出类似的结构，那么此类天线的低剖面与高增益等优点可以得到有效地发挥，实现较广泛的应用。

近些年来，介质板波导电路作为一种新型高频电路实现方法，得到了广泛的使用。这一方法中，通过使用两排规则排列的金属过孔与介质基板的上下两层金属相连，形成内部填充介质的波导结构，使得电磁波在此结构的内部传输以及形成喇叭口天线形式进行辐射。这种方法虽然可以在传统PCB结构上提高射频微波电路的工作频率，但是其实现的天线频率往往在20GHz以上而无法用于传统的无线通信中。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，为了能够使用PCB加工工艺实现周期性皱褶电抗性表面，进而设计实现基于PCB工艺的低剖面，高增益天线，本发明的目的在于提供了一种类介质板波导天线。本发明使用规则排列过孔阵列代替金属壁构造周期性皱褶电抗性表面，让电磁波沿着过孔阵列的外侧传输，进而设计基于PCB工艺的“类介质板波导天线”，同时其工作频率可覆盖各种主流无线通信协议。

本发明采用的技术方案是：

本发明的类介质板波导天线包括PCB基板和布置在PCB基板顶面的与PCB电路板制版工艺兼容的类介质板波导结构，PCB基板底面中间布置有微带线/波导，通过微带线/波导连接馈源对类介质板波导结构进行激励；类介质板波导结构包括多层上下层叠的结构相同的类介质板组元，每层类介质板组元包括中心基本组成单元和至少三个边缘基本组成单元，中心基本组成单元位于PCB基板的中心，边缘基本组成单元位于中心基本组成单元的周围并间隔布置形成周期性凹槽结构，间隔处为空气；中心基本组成单元和三个边缘基本组成单元均是由PCB介质板和布置在PCB介质板上下表面的金属板构成，中心基本组成单元的外边缘处开设有金属过孔，边缘基本组成单元的内外边缘均开设有金属过孔，使得PCB介质板上下表面的金属板之间通过金属过孔连接；PCB基板和中心基本组成单元的中心均开设有缝隙，中心基本组成单元处的缝隙中填充有与PCB基板相同的材料，PCB基板处的缝隙中未填充有材料。

所述的缝隙为矩形缝隙。