三角形基片集成波导双腔槽型缝隙天线的制作方法

本发明涉及一种天线，具体涉及一种三角形基片集成波导双腔槽型缝隙天线，属于微波技术领域。

背景技术：

随着现代技术的迅速发展，无线通信技术正在向小型化，高性能和高集成方向发展。基片集成波导背腔缝隙天线是一种新兴的天线形式，具有基片集成波导的下列优点：比如体积小、重量轻的结构特点，损耗低、q值高的电路特点以及成本低、易于与现有平面微波电路集成的制造特点，此外，还同时具有高性能、功率容量高、热稳定性高和结构稳固等自传统金属波导缝隙天线沿袭而来的固有特点，因此小型化基片集成波导背腔缝隙天线的基础应用研究，不仅对实现高性能、高集成度的现代微波毫米波无源器件和有源电路具有重要的理论价值，还具有实际的工程意义。

现有的基片集成波导（siw）矩形或圆形谐振腔缝隙天线，尺寸较大且结构复杂，仅适用于特定的环境和设计要求；基片集成波导三角形谐振腔缝隙天线有着布局方便、结构紧凑的特点，但在相同面积和工作模式的条件下，回波损耗率高、增益性较差且集成化率低。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种三角形基片集成波导双腔槽型缝隙天线，该天线结构简单、易于加工，馈电网络布局合理、成本较低，具有小型化、高增益和高集成化的特性。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种三角形基片集成波导双腔槽型缝隙天线，包括介质基片以及分别设置在所述介质基片上、下表面的顶层金属层、底层金属层，所述介质基片上并列设置有两个基片集成波导三角形腔，每个所述基片集成波导三角形腔由多个金属化通孔等间距排布构成，所述顶层金属层上开有两个并排的矩形槽；所述底层金属层上设置有微带线和两个共面波导转换结构，所述微带线通过两个所述共面波导转换结构分别与两个所述基片集成波导三角形腔连接，所述微带线由一分二并联等功率分配器分叉形成两个分支微带线，两个所述分支微带线分别与两个所述共面波导转换结构的中心导带连接。

进一步地，两个所述集成波导三角形腔中心之间的距离介于二分之一工作波长和三分之一工作波长之间。

进一步地，所述金属化通孔的孔径为1mm-1.5mm，所述金属化通孔的孔距为0.5mm-1mm。

进一步地，两个所述矩形槽在所述介质基片上的投影分别位于两个所述基片集成波导三角型腔的底部。

进一步地，所述分支微带线与所述矩形槽在所述介质基片上的投影相互垂直。

进一步地，所述集成波导三角形腔的形状为等边三角形或等腰三角形。

与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明结构简单，布局紧凑，易于加工且制造成本低，相对于现有的基片集成波导矩形腔、圆形腔缝隙天线，该天线尤其具有小型化的特性；此外，本发明馈电网络布局合理，采用基片集成波导三角谐振双腔，相应地，微带线采用一分二并联等功率分配器从而实现单一馈源激励，相对于现有的基片集成波导三角形单腔缝隙天线，该天线具有高增益、高集成化的特性。

附图说明

图1是本发明中介质基片的立体结构示意图；

图2是本发明的立体结构透视图；

图3是本发明的三维结构剖分图；

图4是本发明的俯视透视图；

图5是本发明的s参数仿真与实测结果对比图；

图6是本发明在中心频率9.04ghz的e面和h面主极化和交叉极化的实测图；

图中：10、顶层金属层和；20、介质基片；30、底层金属层；11、矩形槽；21、基片集成波导三角形腔；22、金属化通孔；31、微带线；32、一分二并联等功率分配器；33、共面波导转换结构。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步详细的说明。所述实施例的示例在附图中示出，在下述本发明的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本发明的具体实施方式的示例性说明，旨在用于解释本发明，而不构成为对本发明的限制。

图3为本发明的三维立体结构剖分图，由图中可知，本发明的三角形基片集成波导双腔槽型缝隙天线，包括介质基片20、顶层金属层10和底层金属层30，顶层金属层10位于介质基片20的上表面，底层金属层30位于介质基片20的下表面，顶层金属层10的一端开有两个并排的矩形槽11，底层金属层30上在与矩形槽11位置相反的另一端设置有微带线31和两个共面波导转换结构33，微带线31由一分二并联等功率分配器32分叉形成两个分支微带线，两个分支微带线分别与两个共面波导转换结构的中心导带连接。

介质基片20上并列设置有两个基片集成波导三角形腔21，集成波导三角形腔的形状可以是等边三角形，也可以是等腰三角形，本发明图3实施例中两个基片集成波导三角形腔的形状均为等边三角形。两个集成波导三角形腔中心之间的距离介于二分之一工作波长（即中心频率点对应的点波长）和三分之一工作波长之间。每个基片集成波导三角形腔均由多个金属化通孔22等间距排布构成，其中，金属化通孔的孔径为1mm-1.5mm、孔距为0.5mm-1mm。

图1是介质基片的立体结构示意图，该介质基片20上设置有呈双三角形状并列排列的一排金属化通孔22，该排金属化通孔与顶层金属层10、介质基片20及底层金属层30构成三角形基片集成波导双腔，其中，该三角形基片集成波导双腔的大小、金属化通孔的孔径及孔距离等参数取决于天线的工作频段。本发明的三角形基片集成波导双腔槽型缝隙天线，采用三角形基片集成波导双腔结构，相对于相同构成的基片集成波导矩形腔缝隙天线或基片集成波导圆形腔缝隙天线，结构更加紧凑，更易集成化，制作工艺简单且成本低廉。

图2、图4分别为本发明的立体结构透视图、俯视透视图，由图中可知，顶层金属层上的两个矩形槽11在介质基片上的投影分别位于两个基片集成波导三角型腔21的底部，底层金属层上的分支微带线在介质基片上的投影与矩形槽在介质基片上的投影相互垂直；微带线的两个分支微带线分别通过两个共面波导转换结构与两个基片集成波导三角形腔连接，即采用单一馈源来激励每个基片集成波导三角形腔。

本发明底层金属层上的微带线采用一分二并联等功率分配器来实现单一馈源激励。对于谐振在主模的三角形基片集成波导双腔，电场变化最剧烈的区域是每个三角形边缘位置，因此在位于集成波导三角形腔底部边缘处开矩形槽，该矩形槽形成的缝隙上便会产生横向的位移电流，电磁能量被辐射到自由空间，较基片集成波导三角形单腔缝隙天线，天线增益显著提高。

本发明的实施例，公开了一种三角形基片集成波导双腔槽型缝隙天线，在现有基片集成波导三角形谐振腔槽型缝隙天线的基础上进行改进而来，通过对工作在te110模式下的呈2×1阵列排布的基片集成波导等边三角形腔来提高天线的增益。

其中，介质基片采用rogers5880介质板，介电常数为2.2，厚度为0.5mm，介质基片上设置的基片集成波导三角形双腔呈双等边三角形，工作波长为33.186mm，两个集成波导等边三角形腔的中心点相距16mm；顶层金属层上刻蚀有两个矩形槽，基片集成波导三角形双腔内的能量通过这两个矩形槽缝隙进行辐射；底层金属层上的微带线由一分二并联等功率分配器构成，作为天线的输入激励每个基片集成波导三角形腔。

图5为上述实施例回波损耗的s参数仿真与实测结果对比图。由图中可知，本发明三角形基片集成波导双腔槽型缝隙天线的工作带宽为8.99ghz-9.06ghz，中心频率为9.04ghz，相对带宽为0.75%，输入端口的回波损耗大于10db。

图6为上述实施例的e面和h面的主极化和交叉极化测试结果，图中右下角方框内从上到下依次代表e面主极化、e面交叉极化、h面主极化、h面交叉极化。从图中可知，天线最大增益为8.06db，前后比大于15db，交叉极化均小于-15db；而基片集成波导三角形单腔缝隙天线的最大增益为6.28db，对比可知，本发明的天线增益明显提高。

本发明结构简单，布局紧凑，易于加工且制造成本低，相对于现有的基片集成波导矩形腔、圆形腔缝隙天线，该天线尤其具有小型化的特性；此外，本发明馈电网络布局合理，采用基片集成波导三角谐振双腔，相应地，微带线采用一分二并联等功率分配器从而实现单一馈源激励，相对于现有的基片集成波导三角形单腔缝隙天线，该天线具有高增益、高集成化的特性。

应该注意的是，上述实施例是对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的数据或步骤。