基于空心波导的超宽带圆极化毫米波通信阵列天线

本发明涉及天线，特别是一种基于空心波导圆极化天线的。

背景技术：

1、为了应对未来毫米波通信中负责的环境，需要一种稳定的天线形式。主流的解决方案是使用基片集成波导结构和空心波导结构。由于在毫米波频段介质损耗偏大，为了增加阵列天线的效率我们采取的空心波导结构。可以使用质地硬的合金结构加工，并且可以考虑设计高效天线阵列，因为它们可以忽略介质损耗问题。使其无论在军事领域还是民用领域都占有一席之地，而且随着各个领域的发展需要，也间接促进了波导天线的不断发展。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于空心波导的超宽带圆极化毫米波通信阵列天线，能够采用数控机床对金属进行铣削工艺进行批量生产，而且具有高效率、性能稳定、低成本的优点，解决了毫米波通信在较宽的频率范围内可同时工作的问题。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于空心波导的超宽带圆极化毫米波通信阵列天线，包括辐射层、耦合层、sicl馈电网络层、连接器和吸波器层，辐射层、耦合层、sicl馈电网络层由上至下依次设置，所述sicl馈电网络层包含悬置微带线和金属通孔；所述的辐射层包含圆极化天线子阵，即16个辐射口径；所述的吸波器层包含三条1×10的吸波器线阵，即30个吸波器单元。

3、与现有技术相比，本发明的显著优点为：可实现空心波导天线的宽频带，宽轴比的设计，而且结构稳定、剖面低，可适用于毫米波通信。

技术特征：

1.一种基于空心波导的超宽带圆极化毫米波通信阵列天线，其特征在于，包括辐射层(1)、耦合层(2)、sicl馈电网络层(3)、连接器(5)和吸波器层(6)，辐射层(1)、耦合层(2)、sicl馈电网络层(3)由上至下依次设置，所述sicl馈电网络层(3)包含悬置微带线(16)和金属通孔(17)；所述的辐射层包含圆极化天线子阵，即16个辐射口径(7)；所述的吸波器层(6)包含三条1×10的吸波器线阵，即30个吸波器单元(8)。

2.根据权利要求1所述的基于空心波导的超宽带圆极化毫米波通信阵列天线，其特征在于，所述吸波器单元(8)由两层介质组成：高频吸波层(9)和低频吸波层(10)，所用介质板为相对介电常数为3.5，厚度为0.1mm，两层介质板间隔2mm，尺寸为4.8×4.8mm2，图案阻值均为270ω。

3.根据权利要求1所述的基于空心波导的超宽带圆极化毫米波通信阵列天线，其特征在于，所述sicl馈电网络层悬置微带线(16)和金属通孔(17)，其中悬置微带线(16)为1分16的等幅同向功分器，用于激励每一个辐射口径(7)，微带线周围用金属通孔(17)围绕，目的在于防止能量泄露。

4.根据权利要求1所述的基于空心波导的超宽带圆极化毫米波通信阵列天线，其特征在于，所述耦合层(2)为馈电网络层与辐射层的承接，耦合层(2)由4×4的耦合口径(11)排列组成，耦合口径(11)与辐射口径(7)形成一对一级联。

5.根据权利要求4所述的基于空心波导的超宽带圆极化毫米波通信阵列天线，其特征在于，所述耦合口径(11)从双脊波导过渡到矩形波导(12)，中间由双脊波导(13)过渡，形成宽带匹配。

6.根据权利要求1所述的基于空心波导的超宽带圆极化毫米波通信阵列天线，其特征在于，所述连接器(5)为2.92mm连接器，探针部分链接微带线的开端，用于为整个阵列天线激励。

技术总结
本发明公开了一种基于空心波导的超宽带圆极化毫米波通信阵列天线，包括辐射层、耦合层、SICL馈电网络层、连接器和吸波器层，SICL馈电网络层包含悬置微带线和金属通孔；辐射层包含圆极化天线子阵，即16个辐射口径；吸波器层包含三条1×10的吸波器线阵，即30个吸波器单元。本发明的阻抗相对带宽和轴比相对带宽均大于49％。从19到31GHz，输入反射系数优于‑15dB，天线效率在整个工作波段超过80％。在19‑31GHz范围内，圆极化极化的峰值增益在18.0～21.9dBi之间变化。本发明可实现波导天线的宽频带，宽轴比的设计，可适用于毫米波通信。

技术研发人员：顾鹏飞,樊振宏,何姿,赵辉,包华广,丁大志
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21