[发明专利]应用在毫米波频段的双极化短背射天线

说明书

本发明提出一种应用在毫米波频段的双极化短背射天线。传统的短背射天线结构带宽较窄，且体积庞大不易集成，针对这种情况，本发明基于基片集成波导技术(SIW)，并采用双极化技术，使得天线可以工作在毫米波段，且具有良好的特性，其反射系数低于‑10dB的工作频段为24GHz～33GHz，相对带宽为31.6％，其中增益高于13dBi的工作频带为25.4GHz～33GHz，相对带宽为26％，最高增益约为15dBi，极化隔离度远大于50dB，极化隔离度较高，同时在E平面和H平面都能得到对称的辐射方向图，交叉极化低于‑50dB。此外，该结构采用PCB工艺加工，加工简单，易于集成。

技术领域

本发明属于微波技术领域，涉及一种应用在毫米波频段的短背射天线，既可以作为单独的天线，也可以作为反射面天线馈源，广泛应用在飞行器及无线电设备中。

背景技术

天线作为通信系统的关键部位，其性能的好坏会直接影响整个系统的通信质量。所以高性能的天线不但可以提高整个系统的工作性能，提高传输效率，还可以降低整个系统的成本，提高经济效益。

双极化技术最开始用于频率复用通信系统，即利用相同频段内两个相互正交的极化波传输不同的信号，从而使得通信容量增加一倍。在现代通信和信息系统领域中，其应用已经得到了很大扩展。运用极化分集技术，在地形天气等复杂的电磁环境中提高通信系统稳定性；极化便捷，通过引入其它器件使得天线交替工作于两种线极化，或在两端口加90°相位差，又可以实现圆极化。

短背射天线其本质是属于一种反射器赋形技术，其与其他天线相比，具有结构简单，增益高，波束对称等优点，同时其具备良好的使用性和稳定性。目前广泛应用在地面无线电设备中，尤其是在卫星通信、遥测和跟踪的场景下使用。但是其存在最大的问题是，传统的短背射天线带宽较窄，并且结构体积较大，在毫米波应用场景限制较大，很难与毫米波其他电路进行集成。不过幸运的是，目前多层印刷电路板技术(Multilayer PrintedCircuit Board)，以及低温共烧陶瓷技术(LTCC，Low Temperature Cofired Ceramic)的发展使得可以在介质基板的任何位置进行盲孔、通孔的设计，这给传统的分离电路模块的设计变成集成化提供了技术支持。

目前，尚未有在毫米波频段用SIW结构实现双极化的短背射天线的相关报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种应用在毫米波频段的双极化短背射天线，这种新型双极化短背射天线工作频段为毫米波段，基于基片集成波导技术，实现了宽带高增益的特性，同时还具有方向图对称，单向性好，易于集成的优点。

实现本发明目的的技术解决方案为：

应用在毫米波频段的双极化短背射天线，由馈源结构A、主反射器B、围边结构C、副反射器D构成。具体包括由下至上的第一金属层M1、第一介质基板S1、第二金属层M2、第二介质基板S2、第三金属层M3、第三介质基板S3、第四金属层M4、第四介质基板S4、第五金属层M5、第五介质基板S5、第六金属层M6、第六介质基板 S6；

所述的馈源结构A包括双极化电磁偶极子天线，第一SIW腔 F1，多层空气腔。

所述的双极化电磁偶极子天线采用的结构为中国专利 ZL201810308995.6专利毫米波差分馈电的双极化电磁偶极子天线，包括馈电结构和辐射结构；

所述的馈电结构包括第一介质基板S1、分别设置在第一介质基板 S1上下表面的第二金属层M2、第一金属层M1、以及设置在第一介质基板S1内的SIW结构T1；所述的第二金属层M2设置在第一介质基板S1的上表面，第二金属层M2上开有第一耦合缝隙N1、第二耦合缝隙N2，第一耦合缝隙N1与第二耦合缝隙N2交叉成十字型；所述的第一介质基板S1设有中心对称的SIW结构T1；SIW结构T1中心腔体四个角附近均设有一个第一金属柱V1，且这些第一金属柱V1 位于腔体内部呈中心对称。