專利名稱：：半模基片集成波導(dǎo)饋電的寬帶對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是一種基于新型半模基片集成波導(dǎo)饋電結(jié)構(gòu)的寬帶對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線設(shè)計(jì)技術(shù)。所設(shè)計(jì)天線包含對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線和半?；刹▽?dǎo)結(jié)構(gòu)兩部分。通過將半?；刹▽?dǎo)與對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線級(jí)聯(lián)，形成了饋電結(jié)構(gòu)簡單、工作帶寬寬、損耗小的寬帶天線。該天線設(shè)計(jì)基于平面印刷電路技術(shù)，體積小巧，適合平面高度集成。技術(shù)背景隨著通信技術(shù)的高速發(fā)展，具有低復(fù)雜度、低成本、工作帶寬寬等諸多優(yōu)點(diǎn)的寬帶通信系統(tǒng)得到的廣泛的研究和應(yīng)用。空間對(duì)數(shù)周期陣列天線廣泛應(yīng)用于寬帶通信系統(tǒng)，由于其體積大而逐步發(fā)展為印刷對(duì)數(shù)周期陣列天線，但是目前毫米波印刷對(duì)數(shù)周期天線很難使用同軸線饋電。半模基片集成波導(dǎo)的體積只有工作于同一頻段的基片集成波導(dǎo)的一半，因此是一種低剖面、低成本、工作帶寬寬、設(shè)計(jì)簡單、尺寸更小的平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)，同時(shí)上下平面的電流相位差為180°，具有平衡線特性。將對(duì)數(shù)周期天線和半?；刹▽?dǎo)結(jié)構(gòu)相結(jié)合，可以形成低剖面、低成本的寬帶印刷對(duì)數(shù)周期陣列天線。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提出一種半?；刹▽?dǎo)饋電的寬帶對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線，該天線不僅具有寬帶特性，而且結(jié)構(gòu)簡單、體積小巧，滿足平面電路集成的要求，并且具有成本低、便于批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，因此適用于寬帶通信系統(tǒng)的應(yīng)用場合。技術(shù)方案本發(fā)明的寬帶天線包含半模基片集成波導(dǎo)和對(duì)數(shù)周期陣列天線兩部分，通過印刷電路板技術(shù)在微波介質(zhì)基片實(shí)現(xiàn)。半?；刹▽?dǎo)饋電的寬帶對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線包括介質(zhì)基片、在介質(zhì)基片上的上表面金屬鍍層、在介質(zhì)基片下的下表面金屬鍍層和位于基片上連接上表面金屬鍍層和下表面金屬鍍層的一排金屬化通孔；上表面余屬鍍層上的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面的集合線、對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面饋源陣子天線、半?；刹▽?dǎo)的上表面、微帶漸變過渡線、輸出50歐姆微帶線順序連接；下表面金屬鍍層包含有與對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面的集合線平行對(duì)稱的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線下表面的集合線、與對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面饋源陣子天線交叉對(duì)稱的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線下表面饋源陣子天線、半?；刹▽?dǎo)的下表面、微帶線的地表面。半模基片集成波導(dǎo)的上表面直接和對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線的上表面的集合線連接，半?；刹▽?dǎo)的下表面直接和對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線的下表面的集合線連接，形成了該天線的饋電結(jié)構(gòu)；同時(shí)金屬化通孔是在介質(zhì)基片上開設(shè)通孔，該金屬化通孔與覆于介質(zhì)基片雙側(cè)的半?；刹▽?dǎo)的上表面、半?；刹▽?dǎo)的下表面連接起來。有益效果1.天線具有寬帶特性，可以滿足寬帶微波毫米波通信系統(tǒng)要求；2.天線設(shè)計(jì)簡單，在毫米波頻段，直接使用半?；刹▽?dǎo)技術(shù)饋電對(duì)書周期陣列天線，實(shí)現(xiàn)了饋電結(jié)構(gòu)的簡單化、平面化和易集成化。3.天線整體體積小巧，采用半?；刹▽?dǎo)做為饋線，可以方便與微波平面電路高度集成，適合移動(dòng)小型化設(shè)備使用；4.整個(gè)天線的各部分集成為一體，結(jié)構(gòu)簡單，全部利用PCB工藝生產(chǎn)，成本低、精度高、重復(fù)性好，適合大批量生產(chǎn)。5.天線損耗低，由于饋電采用半?；刹▽?dǎo)結(jié)構(gòu)，在毫米波頻段具有低損耗特性。圖1為半?；刹▽?dǎo)饋電的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線的側(cè)視圖。圖2為半模基片集成波導(dǎo)饋電的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線的頂視圖。圖3為半?；刹▽?dǎo)饋電的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線的底視圖。圖4a為實(shí)施例1的左半部分示意圖，圖4b為施例1的右半部分為示意圖；圖5為實(shí)施例1的天線測試反射系數(shù)，圖6、圖7、圖8、圖9為實(shí)施例1的天線分別在20GHz、30GHz、35GHz、40GHz的方向圖，包括包括E面主極化方向圖、H面主極化方向圖、H面交叉極化方向圖頁和E面交叉極化方向圖。以上的圖中有介質(zhì)基片l，上表面金屬鍍層2，下表面金屬鍍層3，金屬化通孔4，對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面的集合線5，微帶漸變過渡線6，對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面饋源陣子天線7，輸出50歐姆微帶線8，半模基片集成波導(dǎo)的上表面9，輸出端口IO，對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線下表面的集合線11,對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線下表面饋源陣子天線12，半?；刹▽?dǎo)的下表面13，微帶線的地表面14。具體實(shí)施例方式寬帶印刷對(duì)數(shù)周期陣列天線由一塊介質(zhì)基片，在介質(zhì)基片上下表面覆蓋的兩層金屬鍍層和一排金屬化通孔共同構(gòu)成；上表面金屬鍍層包含有50歐姆微帶線、微帶漸變線、半?；刹▽?dǎo)的上層金屬面、集合線和交叉天線輻射單元；下表面金屬鍍層包含有半?；刹▽?dǎo)的下表面金屬層、微帶線的地表面、集合線和交叉天線單元；金屬化孔位于基片的一側(cè)，另一側(cè)是半模基片集成波導(dǎo)的開口面。天線輻射單元采用上下表面的交叉耦合陣子；饋線部分采用半模基片集成波導(dǎo)形式，饋線部分與天線輻射單元之間通過集合線直接連接；同時(shí)為了測試方便，微帶漸變線用來匹配基片集成波導(dǎo)與50歐姆微帶線。半模基片集成波導(dǎo)饋電的對(duì)數(shù)周期陣列天線(如圖1-圖3所示)，該天線包括介質(zhì)基片1、.在介質(zhì)基片1上的上表面金屬鍍層2、在介質(zhì)基片1下的下表面金屬鍍層3和位于基片1上連接上表面金屬鍍層2和下表面金屬鍍層3的一排金屬化通孔4;上表面金屬鍍層2上的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面的集合線5、對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面饋源陣子天線7、半?；刹▽?dǎo)的上表面9、微帶漸變過渡線6、輸出50歐姆微帶線8順序連接；下表面金屬鍍層3包含有與對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面的集合線5平行對(duì)稱的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線下表面的集合線11、與對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面饋源陣子天線7交叉對(duì)稱的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線下表面饋源陣子天線12、半?；刹▽?dǎo)的下表面13、微帶線的地表面14。半?；刹▽?dǎo)的上表面9直接和對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線的上表面的集合線5連接，半模基片集成波導(dǎo)的下表面13直接和對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線的下表面的集合線11連接，形成了該天線的饋電結(jié)構(gòu)；同時(shí)金屬化通孔4是在介質(zhì)基片1上開設(shè)通孔，該金屬化通孔4與覆于介質(zhì)基片1雙側(cè)的半模基片集成波導(dǎo)的上表面9、半?；刹▽?dǎo)的下表面13連接起來。其中金屬化孔4、半?；刹▽?dǎo)的上表面9和半?；刹▽?dǎo)的下表面13共同構(gòu)成半模基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。微帶漸變過渡線6、輸出50歐姆微帶線8和微帶線的地表面14構(gòu)成了半?；刹▽?dǎo)與50歐姆微帶線的匹配電路。對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面的集合線5、對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面饋源陣子天線7、對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線下表面的集合線11和數(shù)周期偶極子陣列天線下表面饋源陣子天線12構(gòu)成了對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線結(jié)構(gòu)。該天線由半?；刹▽?dǎo)饋電，形成了上表面饋源陣子天線7和下表面饋源陣子天線12的電流平衡特性。同時(shí)為了測試的方便，一段微帶漸變過渡線6匹配連接于半?；刹▽?dǎo)結(jié)構(gòu)和50歐姆微帶線8之間形式，在半模基片集成波導(dǎo)的一端為輸入端口10。實(shí)施例1半?；刹▽?dǎo)饋電對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線天線結(jié)構(gòu)如圖4所示，尺寸表記在表I。圖5為實(shí)測天線反射系數(shù)，圖6-圖9表示該天線在20GHz、30GHz、35GHz、40GHz的方向圖，其中Ex代表E面主極化方向圖；Hx代表H面主極化方向圖；ECo代表E面交叉極化方向圖；Hco代表H面交叉極化方向圖。表I代表實(shí)施例1的尺寸。表I<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1.一種半?；刹▽?dǎo)饋電的寬帶對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線，其特征在于該天線包括介質(zhì)基片(1)、在介質(zhì)基片(1)上的上表面金屬鍍層(2)、在介質(zhì)基片(1)下的下表面金屬鍍層(3)和位于基片(1)上連接上表面金屬鍍層(2)和下表面金屬鍍層(3)的一排金屬化通孔(4)；上表面金屬鍍層(2)上的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面的集合線(5)、對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面饋源陣子天線(7)、半?；刹▽?dǎo)的上表面(9)、微帶漸變過渡線(6)、輸出50歐姆微帶線(8)順序連接；下表面金屬鍍層(3)包含有與對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面的集合線(5)平行對(duì)稱的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線下表面的集合線(11)、與對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面饋源陣子天線(7)交叉對(duì)稱的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線下表面饋源陣子天線(12)、半模基片集成波導(dǎo)的下表面(13)、微帶線的地表面(14)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半?；刹▽?dǎo)饋電的寬帶對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線，其特征為半模基片集成波導(dǎo)的上表面(9)直接和對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線的上表面的集合線(5)連接，半?；刹▽?dǎo)的下表面(13)直接和對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線的下表面的集合線(11)連接，形成了該天線的饋電結(jié)構(gòu)；同時(shí)金屬化通孔(4)是在介質(zhì)基片(1)上開設(shè)通孔，該金屬化通孔(4)與覆于介質(zhì)基片(1)雙側(cè)的半模基片集成波導(dǎo)的上表面(9)、半?；刹▽?dǎo)的下表面(13)連接起來。全文摘要半?；刹▽?dǎo)饋電的寬帶對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線包括介質(zhì)基片(1)、上表面金屬鍍層(2)、下表面金屬鍍層(3)、金屬化通孔(4)；上表面金屬鍍層(2)上的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面的集合線(5)、對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面饋源陣子天線(7)、半?；刹▽?dǎo)的上表面(9)、微帶漸變過渡線(6)、輸出50歐姆微帶線(8)順序連接；下表面金屬鍍層(3)包含有與對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面的集合線(5)平行對(duì)稱的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線下表面的集合線(11)、與對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面饋源陣子天線(7)交叉對(duì)稱的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線下表面饋源陣子天線(12)、半模基片集成波導(dǎo)的下表面(13)、微帶線的地表面(14)。文檔編號(hào)H01Q11/00GK101645537SQ20091003324公開日2010年2月10日申請(qǐng)日期2009年6月10日優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日發(fā)明者偉洪,翟國華,蒯振起申請(qǐng)人:東南大學(xué)