基于半模基片集成波导馈电的准八木天线的制作方法

本发明属于毫米波天线
技术领域：
，特别是一种频带宽、结构紧凑的基于半模基片集成波导馈电的准八木天线。
背景技术：
：准八木天线与传统的八木天线结构类似，都是由一根有源振子、反射器和若干无源振子组成。有源振子通常为半波长的偶极子或折合偶极子；无源振子由若干根比有源振子短的引向器组成，同时引向器也是一个输入阻抗匹配元件；反射器在有源振子的背面，通常为部分接地结构。有源振子，引向器和反射器互相平行。准八木天线与传统八木天线最大的不同就是用微带接地板替代了振子反射器。准八木天线性能主要由馈电系统决定，其通常需要一个巴仑以实现电流反向。最开始，研究者利用微带线有源振子的两个臂相差半个波长，实现共面带状线的奇模激励，因而起到宽带巴仑的作用。后来，让两个振子臂分别与表层和地层相连，实现电流反向。这种馈电方法不需要额外的结构，减轻了巴伦的设计复杂性。但是存在的问题是，带宽不够宽，几乎都不超过50％。随着基片集成波导(SubstrateIntegratedWaveguide，SIW)的提出，因其具备高Q值、易集成、小型化以及低成本等优点，自出现就得到了全面的探索和研究，被应用在各种器件上。SIW也被研究者用于馈电准八木天线，天线带宽可以达到50％以上，但是SIW馈电系统的尺寸比微带线大得多，尤其是在低频段。因此，现有技术存在的问题是：基于基片集成波导馈电的准八木天线体积大，不满足高集成的要求。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种基于半模基片集成波导馈电的准八木天线，频带宽、结构紧凑。实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于半模基片集成波导馈电的准八木天线，包括介质基板、贴覆于介质基板上表面的上金属镀层和贴覆于介质基板下表面的下金属镀层，所述下金属镀层和上金属镀层由穿过介质基板的多个金属化通孔相连。本发明与现有技术相比，其显著优点为：1、天线频带宽：在八木偶极子单元上方有两个引向器，在第一个引向器上引入一个缝隙，改善天线的匹配特性和阻抗带宽；在平行馈线和八木偶极子单元的连接处进行切角处理；在半模基片集成波导上表面引入三个槽线；将基片集成波导的底面作为反射器，并适当延长底板，增加反射器的大小。通过以上改进，天线带宽得到提高，达到60％以上。2、结构尺寸小，剖面低：相比传统的利用微带线有源振子的两个臂相差半个波长，实现共面带状线的奇模激励，本发明让两个振子臂分别与表层和地层相连，实现电流反向，这种方法设计简单，改善了天线的尺寸大小。把SIW引入馈电系统，天线带宽得到进一步拓展，但是尺寸较大，本发明采用半模基片集成波导馈电，半模基片集成波导尺寸是SIW的一半，并且几乎保留了SIW全部的优点。下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。附图说明图1是本发明基于半模基片集成波导馈电的准八木天线的侧视图。图2是图1中上表面的结构示意图。图3是图1中下表面的结构示意图。图4是实施例的上下表面的参数标注。图5是实施例的仿真反射系数。图6是实施例的仿真增益。图中，1介质基板，2上金属镀层，3下金属镀层，4金属化通孔，输入端口5；21上面板，22缝隙，23微带渐变线，2450Ω微带线，25平行馈线，26八木偶极子单元，27第一引向器，28第二引向器，29引向器缝隙；31地面板，32底面馈电平行馈线，33底面交叉八木偶极子单元。具体实施方式如图1所示，本发明基于半模基片集成波导馈电的准八木天线，包括介质基板1、贴覆于介质基板1上表面的上金属镀层2和贴覆于介质基板1下表面的下金属镀层3，所述下金属镀层3和上金属镀层2由穿过介质基板1的多个金属化通孔4相连。如图2所示，所述上金属镀层2包括位于中部的矩形上面板21，所述上面板21左部自上而下设有三个水平向的缝隙22，上面板21右部与竖向均匀排列的金属化通孔4相连，其左侧下端通过微带渐变线23与一50Ω微带线24相连，所述50Ω微带线24的下端为天线的输入端口5；所述上面板21左侧上端通过竖直的平行馈线25与一水平八木偶极子单元26的右端相连；在八木偶极子单元26的上方设有与之平行的第二引向器28，在所述第二引向器28与八木偶极子单元26之间设有第一引向器27，所述第一引向器27与第二引向器28平行，所述第一引向器27中部设有引向器缝隙29。作为改进，所述平行馈线25与八木偶极子单元26相接处外缘切角。如图3所示，所述下金属镀层3包括下部和两侧与介质基板1平齐的矩形地面板31，所述地面板31的右部与竖向均匀排列的金属化通孔4相连；所述地面板31上端中部竖直的底面馈电平行馈线32与一水平底面交叉八木偶极子单元33的左端相连；所述底面馈电平行馈线32与平行馈线25在介质基板1下表面上的投影重叠；所述底面交叉八木偶极子单元33与八木偶极子单元26在介质基板1下表面上的投影位于同一水平线上，且分别位于底面馈电平行馈线32的左右两侧。作为改进，所述底面馈电平行馈线32与底面交叉八木偶极子单元33相接处外缘切角。矩形上面板21、地面板31、介质基板1和穿过介质基板1连接矩形上面板21与地面板31的金属化通孔4共同构成了一个半模基片集成波导。地面板31则相当于反射器。半模基片集成波导几乎保持SIW的所有优点，宽度可以减少到常规SIW的一半，被用来做准八木天线的馈电系统，所设计的天线结构简单，尺寸小，剖面低，易集成，这对毫米波应用很有价值。在八木偶极子单元上方有两个引向器，在第一个引向器上引入一个缝隙，改善天线的匹配特性和阻抗带宽；在平行馈线和八木偶极子单元的连接处进行切角处理；在半模基片集成波导上表面引入三个槽线；将基片集成波导的底面作为反射器，并适当延长底板，增加反射器的大小。作为一种实施例，本发明的结构尺寸如图4所示，其参数如表1所示。介质基板采用厚度为h＝0.787mm，相对介电常数为εr＝2.2的Rogers5880的介质板，天线尺寸取60mm*16mm，介质基板损耗角正切为tanθ＝0.001。上面板21上的缝隙22的宽为0.8mm，长为2mm，缝隙间隔距离为5.8mm，一个缝隙位置距介质基板1上表面下边沿是3.5mm，金属化过孔直径为0.4mm，排列周期是0.8mm。平行馈线25比底面馈电平行馈线32长8mm，宽度均为1.5mm。八木偶极子单元26的长为6.5mm，宽为2.0mm。第一个引向器长度为9.0mm，第二个引向器的长度为6.0mm，第一个引向器上引入的缝隙的长度为0.5mm。八木偶极子单元26与第一个引向器之间、第一个引向器与第二个引向器之间的间隙都为1mm，引向器宽度都为1mm。实施例的仿真反射系数如图5所示。实施例的仿真增益如图6所示。从图5、图6可以看出，本发明实施例天线带宽得到提高，达到60％以上，同时由表1可知，本发明的体积可以做得很小，以满足高集成度的要求。表1(单位mm)hsdW50L50WtLtL0.7870.80.42.45.02.7511.020Ls1Ws1Ls2Ws2Ldir1Ldir2SdirWdir141.56.52.09.06.01.01.0SLSWdfdspW2.00.83.55.88.08.0当前第1页1 2 3