[发明专利]一种采用基片集成波导技术的宽带圆极化端射天线

说明书

本发明涉及无线通信的天线技术领域，具体涉及一种采用基片集成波导技术的宽带圆极化端射天线，包括：由上层金属表面1、介质基板3和下层金属底面4按照自上而下顺序堆叠成的单层电路板基板；所述单层电路板基板上设置有两列金属化过孔5构成基片集成波导结构SIW；所述基片集成波导结构的上端为基片集成波导端口2用于对后端的天线辐射单元进行馈电；所述基片集成波导结构的下端口为端射天线辐射单元。本发明的宽带圆极化端射天线结构简单、便于制作和集成到电路中，其在所工作的毫米波频段具有轴比带宽、阻抗带宽和半功率波瓣宽度均较宽等优点。

技术领域

本发明涉及无线通信的天线技术领域，具体涉及一种采用基片集成波导(Substrate integrated waveguide，SIW)技术的宽带圆极化端射天线。

背景技术

近年来，随着移动用户数量的急剧增长，通信系统在不断更新与扩容，对天线的设计提出越来越高的要求，一方面要求天线宽频化、多频化，以同时满足多个系统的通信要求；另一方面要求实现多系统共用减少天线的数量，以减小天线间的干扰并降低成本。目前，多频天线是基站系统中常用的多系统天线之一，多频基站天线设计的核心问题就是如何优化天线的实现形式，包括辐射单元的设计以及反射边界的优化，使得天线结构紧凑、体积小、重量轻，同时具有优异的辐射性能及宽频带特性，以满足新的技术指标要求，因此一次能够覆盖以上所有频段的宽带天线便能解决上述多天线的难题。

毫米波对沙尘、烟雾等具有很强穿透能为，即它们能够几乎无衰减的在大雾和沙尘天气中传播。圆极化天线的抗云、雨干扰的能力，使它能够适合在不同的天气下工作。因此，毫米波圆极化天线在通信领域内的相关技术得到不断发展。基片集成波导是介于微带与介质填充波导之间的一种传输线，基片集成波导兼顾传统波导和微带传输线的优点，可实现高性能微波毫米波平面电路。因此基于基片集成波导的毫米波宽带圆极化天线具有广阔应用前景。现有技术中，专利号CN201810607988.6公开了一种采用介质加载的阶梯型缝隙的端射多波束双圆极化天线阵，通过设计宽带双圆极化天线单元、天线馈电网络及天线单元间用于提升隔离的空气槽，该端射多波束双圆极化天线阵列获得了可应用于微波毫米波频段的、易于设计和加工、易于平面集成、高带宽、可实现端射多波束双圆极化等优点。但是现有端射多波束双圆极化天线多为双层介质板结构，成本高、加工难度大；其次，现有端射多波束双圆极化天线大多是双端口馈电，其一个端口馈电的时候另一个端口需要接入一个匹配负载才能，具体应用过程较为复杂。此外，现有端射多波束双圆极化天线的阻抗带宽为29.3％，3dB轴比带宽为22.5％，天线性能宽带性能欠佳。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种采用基片集成波导技术的宽带圆极化端射天线，其工作频段覆盖毫米波整个Ka波段，可适用于毫米波无线通信系统。该天线具有结构简单、低剖面、轴比带宽宽、阻抗带宽宽、半功率波瓣宽度宽、便于制作和射频集成到电路中等优点。

一种采用基片集成波导技术的宽带圆极化端射天线，该天线为单层介质板结构，包括由上层金属表面1、介质基板3和下层金属底面4按照自上而下顺序堆叠成的单层电路板基板；所述单层电路板基板上设置有两列金属化过孔5构成基片集成波导结构SIW；所述基片集成波导结构的上端为基片集成波导端口2用于对后端的天线辐射单元进行馈电；所述基片集成波导结构的下端口为端射天线辐射单元，端射天线辐射单元的上层金属表面1和下层金属底面4分别蚀刻有一个钳形缺口6，所述钳形缺口6使下端口辐射出的电磁波的极化模式变为左旋圆极化。

进一步的，上层金属表面1和下层金属底面4的钳形缺口关于z轴对称。

进一步的，上层金属表面和下层金属底面的单个钳形缺口由两个不同大小的矩形缺口组成，其中，较大的缺口用于调节天线的圆极化特性，较小的缺口用于调节天线的匹配特性。

进一步的，所述圆极化端射天线辐射单元的端射方向上加载有一个辐射引向器7，辐射引向器7用于改善所述端射天线辐射单元的工作带宽以及辐射性能。