一种缝隙阵列天线的制作方法

本发明涉及通信技术领域，特别是指一种缝隙阵列天线。

背景技术：

近年来随着高性能的智能手机、平板电脑、笔记本电脑的层出不穷，另外大数据、云计算的兴起，人类对信息需求的不断扩大，超清视频、3d影视、vr(虚拟现实)等等都需要大量的数据传输，有限的频谱资源变得越来越拥挤，为实现高速的信息传输就需要高带宽的通信技术，相对于较低频率的微波通信，毫米波具有高带宽的特点，毫米波无线通信越来越受到人们的重视，通信系统正快速迈向毫米波频段。

天线是无线通信系统必要组成部分，通过天线可以实现电磁波能量的发射或接收。缝隙天线是最常见的天线形式之一，广泛应用于各种无线通信系统。

传统的单层结构的缝隙阵列天线工作带宽较窄，尤其基于高次模波导馈电结构的天线，无法满足毫米波大带宽的需求，通常人们通过设计多层耦合方式扩展缝隙天线的工作带宽，然而这会增加天线加工的复杂度和加工成本。

因此，有必要提供一种不增加加工的复杂度和加工成本而同时可以满足毫米波大带宽的需求的缝隙阵列天线。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种缝隙阵列天线，可以满足毫米波大带宽的需求，且加工的复杂度和加工成本不高。

基于上述目的，本发明提供一种缝隙阵列天线，包括：共面波导cpw到基片集成波导的转换结构、基片集成波导馈电结构，以及辐射结构，其中，所述辐射结构中的缝隙为菱形。

较佳地，所述辐射结构由多个辐射子阵组成；其中，

一个辐射子阵包括两个辐射单元分别排列于所述缝隙阵列天线的基片集成波导中心线两侧；其中，一个辐射单元中包括至少两个缝隙。

较佳地，所述辐射单元中的两个缝隙分别排列于辅助中心线两侧；

其中，所述辅助中心线位于所述基片集成波导中心线与所述辐射子阵侧排金属过孔的中间。

较佳地，所述缝隙的中心线与所述辅助中心线之间的夹角θ在0°～45°之间。

较佳地，所述辐射单元中相邻缝隙的中心点，在沿所述辅助中心线的方向上距离二分之一波导波长。

较佳地，所述天线工作于高次模模式。

其中，所述辐射结构包括2个辐射子阵；或者

所述辐射结构包括4个辐射子阵；或者

所述辐射结构包括8个辐射子阵；或者

所述辐射结构包括16个辐射子阵。

较佳地，所述基片集成波导馈电结构为单层。

本发明提供的缝隙阵列天线中，包括：cpw到基片集成波导的转换结构、基片集成波导馈电结构，以及辐射结构，其中，所述辐射结构中的缝隙为菱形。由于现有技术的缝隙阵列天线通常缝隙为矩形缝隙，本发明通过将缝隙改为菱形结构，使得缝隙结构相对于波导短路端增加了渐变部分，从而扩展了天线的工作带宽，可以满足毫米波大带宽的需求；而通过改变加工的缝隙的形状，则不会增加加工的复杂度和加工成本；从而实现可以满足毫米波大带宽的需求，且加工的复杂度和加工成本不高的缝隙阵列天线。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种缝隙阵列天线的俯视图；

图2为本发明实施例提供的缝隙阵列天线的辐射结构的辐射子阵结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种缝隙阵列天线的侧视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

本发明的发明人对现有的缝隙阵列天线进行分析发现，通常缝隙阵列天线包括：cpw(co-planarwaveguide，共面波导)到基片集成波导的转换结构、基片集成波导馈电结构，以及辐射结构；其中，基片集成波导馈电结构通常由ltcc(lowtemperatureco-firedceramic，低温共烧陶瓷)基板、或pcb(printedcircuitboard，印制电路板)基板加工而成，该馈电结构在介质基片上具有两层金属层，通过连接两层金属层的金属化过孔构成基片集成波导；基片集成波导利用金属过孔在介质基片上实现波导的场传播模式，进而通过辐射结构中的缝隙向外辐射，实现波导的场的发射。目前，现有的缝隙阵列天线的缝隙通常是矩形形状的；本发明的发明人发现，天线的缝隙的形状可以影响天线的工作带宽：通过将现有技术的缝隙阵列天线中的矩形缝隙改为菱形结构，使得缝隙结构相对于波导短路端增加了渐变部分，从而可以扩展天线的工作带宽；实验证明，菱形状缝隙的缝隙阵列天线可以满足毫米波大带宽的需求；而通过改变加工的缝隙的形状，则不会增加加工的复杂度和加工成本；从而实现可以满足毫米波大带宽的需求，且加工的复杂度和加工成本不高的缝隙阵列天线。

下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。

本发明提供的一种缝隙阵列天线，结构如图1所示，包括：cpw到基片集成波导的转换结构(图中未标)、基片集成波导馈电结构102，以及辐射结构103；

其中，辐射结构103中的缝隙为菱形。

具体地，辐射结构103可以由多个辐射子阵111组成；

例如，辐射结构103可以包括2个辐射子阵111；或者辐射结构103可以包括4个、8个、或16个辐射子阵111。

如图2所示，一个辐射子阵111中可以包括两个辐射单元112分别排列于所述缝隙阵列天线的基片集成波导中心线两侧；其中，一个辐射单元112中包括至少两个缝隙，比如，辐射单元112中可以包括2、3、4、5或更多缝隙。

所述辐射单元112中的缝隙分别排列于辅助中心线两侧；其中，所述辅助中心线与所述基片集成波导中心线、所述辐射子阵侧排金属过孔相平行，位于所述基片集成波导中心线与所述辐射子阵侧排金属过孔的中间。

其中，缝隙的中心线与所述辅助中心线之间的夹角θ在0°～45°之间；通过调节夹角θ可以改变缝隙阵列天线的工作带宽。例如，缝隙的中心线与所述辅助中心线之间的夹角θ为3度。

对于菱形的缝隙，顶点位于所述缝隙的中心线的夹角为0°～45°之间。

辐射单元112中相邻缝隙的中心点，在沿所述辅助中心线的方向上距离二分之一波导波长。

如图3所示，上述的基片集成波导馈电结构102具体为单层的，由ltcc基板、或pcb基板制成，包括：两层金属层、所述两层金属层之间的介质层，以及连接两层金属层的金属过孔。

作为一种较优的实施方式，本发明的缝隙阵列天线工作于高次模模式，比如横电波(te20)等高次模模式。

本发明提供的缝隙阵列天线中包括：cpw到基片集成波导的转换结构、基片集成波导馈电结构，以及辐射结构，其中，所述辐射结构中的缝隙为菱形。由于现有技术的缝隙阵列天线通常缝隙为矩形缝隙，本发明通过将缝隙改为菱形结构，使得缝隙结构相对于波导短路端增加了渐变部分，从而扩展了天线的工作带宽，可以满足毫米波大带宽的需求；而通过改变加工的缝隙的形状，则不会增加加工的复杂度和加工成本；从而实现可以满足毫米波大带宽的需求，且加工的复杂度和加工成本不高的缝隙阵列天线。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在阐述了具体细节以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。