一种基于慢波基片集成波导的圆极化宽角频率扫描天线

本发明属于扫描天线，具体涉及一种基于慢波基片集成波导的圆极化宽角频率扫描天线。

背景技术：

1、频率扫描天线是一种行波天线，天线通过在传输线上引入辐射元素激发特定的快波模式实现辐射。频率扫描天线具有波束随频率变化的独特性质，其结构上具有连续的漏波特性，相比于能够实现相似功能的阵列天线，平面频率扫描天线具有频率相关波束扫描、吸引力的方向性、低成本和简单馈电等优点，在雷达和无线通信系统有很好的应用场景。由于具有高扫描速率的频率扫描天线可以产生高效、高分辨率的图像，在生物医学和安防领域也得到有效的应用。

2、传统的频率扫描天线通过引入特定的辐射结构可以实现波束从后向到前向的连续波束扫描。但是大部分连续扫描都是线极化，同时实现连续扫描和圆极化是很复杂的任务，不易实现。目前实现圆极化波束扫描的方法主要是使用两个具有正交线极化的频率扫描天线，但是需要相对大的面积和复杂的馈电网络，结构复杂，不易于集成化；也可以通过加载具有π/4延迟性的级联辐射元件来实现，但是这种圆极化频率扫描天线的扫描速率较低，扫描范围较小。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于慢波基片集成波导的圆极化宽角频率扫描天线。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、本发明提供了一种基于慢波基片集成波导的圆极化宽角频率扫描天线，包括介质基底1，在介质基底1两端从边缘向中心的方向依次设置有微带传输线馈电部分2、微带传输线到基片集成波导部分3、基片集成波导部分4，在两个基片集成波导部分4之间为慢波基片集成波导部分5；

3、其中，在两个微带传输线到基片集成波导部分3之间区域的上下层附有金属层，且该区域两个边缘侧均设置有一排金属通孔，每排金属通孔延伸至微带传输线馈电部分2与微带传输线到基片集成波导部分3的相邻处截至；

4、在慢波基片集成波导部分5设置有凹槽区域，凹槽区域分为结构相同的上区域与下区域，上区域与下区域内设置有呈周期变化的三角调制单元，上区域与下区域的三角调制单元从第二个周期存在相对位移，致使上区域与下区域的三角调制单元在第一个周期内上下对称，在其他周期不对称。

5、本发明提出了一种基于慢波基片集成波导的圆极化频率扫描天线，该天线利用传统的微带传输线进行馈电，利用简便的锥形微带线实现了从微带传输线到基片集成波导的过渡，同时利用蚀刻的渐变亚波长凹槽实现了基片集成波导到慢波基片集成波导的高效转换，利用三角调制单元上下相对位移实现电磁波相位差，当相位差等于90°时，实现圆极化波束扫描。本发明相较于已有的基于基片集成波导的圆极化天线结构，本发明扫描速率更高，可以在较窄的频带实现更宽的扫描角度，具有设计简单，易于加工，体积较小等优点，在未来微波和太赫兹波段的基片集成波导电路和通信系统中有着重要的前景。

6、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种基于慢波基片集成波导的圆极化宽角频率扫描天线，包括介质基底(1)，其特征在于，在所述介质基底(1)两端从边缘向中心的方向依次设置有微带传输线馈电部分(2)、微带传输线到基片集成波导部分(3)、基片集成波导部分(4)，在两个基片集成波导部分(4)之间为慢波基片集成波导部分(5)；

2.根据权利要求1所述的基于慢波基片集成波导的圆极化宽角频率扫描天线，其特征在于，所述微带传输线馈电部分(2)设置有均匀分布的微带传输线，所述微带传输线馈电部分(2)的微带传输线的宽度为1.8mm，长度为2.5mm。

3.根据权利要求1所述的基于慢波基片集成波导的圆极化宽角频率扫描天线，其特征在于，所述微带传输线到基片集成波导部分(3)设置有连接所述微带传输线馈电部分(2)和基片集成波导部分(4)的锥形微带线；所述锥形微带线的左侧宽度为1.8mm，右侧宽度为2.9mm，长度为3.6mm。

4.根据权利要求1所述的基于慢波基片集成波导的圆极化宽角频率扫描天线，其特征在于，所述每排金属通孔的通孔直径为0.5mm，同一排通孔之间的间距为1mm，两排通孔之间的距离为12mm。

5.根据权利要求1所述的基于慢波基片集成波导的圆极化宽角频率扫描天线，其特征在于，每个三角调制单元呈三角形，在所述三角形内设置有等间距的凹槽，上区域与下区域内的三角调制单元通过三角形的最长边相接，且凹槽的刻蚀长度根据三角形的形状渐变。

6.根据权利要求5所述的基于慢波基片集成波导的圆极化宽角频率扫描天线，其特征在于，所述凹槽的倾斜角度为45°。

7.根据权利要求5所述的基于慢波基片集成波导的圆极化宽角频率扫描天线，其特征在于，所述凹槽间距为0.8mm，在三角形内最短凹槽的长度为0.85mm，最长凹槽的长度为3.5mm，每个凹槽的宽度为0.33mm。

8.根据权利要求1所述的基于慢波基片集成波导的圆极化宽角频率扫描天线，其特征在于，所述相对位移的距离为3.2mm，所述三角调制单元的周期为12.8。

9.根据权利要求1所述的基于慢波基片集成波导的圆极化宽角频率扫描天线，其特征在于，所述介质基板(1)的整体尺寸为188.3mm×14mm，厚度为0.813mm，介电常数为3.55。

10.根据权利要求1所述的基于慢波基片集成波导的圆极化宽角频率扫描天线，其特征在于，慢波基片集成波导部分(5)是单层的。

技术总结
本发明提出了一种基于慢波基片集成波导的圆极化频率扫描天线，该天线利用传统的微带传输线进行馈电，利用简便的锥形微带线实现了从微带传输线到基片集成波导的过渡，同时利用蚀刻的渐变亚波长凹槽实现了基片集成波导到慢波基片集成波导的高效转换，利用三角调制单元上下相对位移实现电磁波相位差，当相位差等于90°时，实现圆极化波束扫描。本发明相较于已有的基于基片集成波导的圆极化天线结构，本发明扫描速率更高，可以在较窄的频带实现更宽的扫描角度，具有设计简单，易于加工，体积较小等优点，在未来微波和太赫兹波段的基片集成波导电路和通信系统中有着重要的前景。

技术研发人员：尹佳媛,李鹏业,邓敬亚
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16