基于半模基片集成波导的布拉格缝隙阵列天线.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101916914A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101916914A(43)申请公布日2010.12.15(21)申请号201010252377.8H01Q21/00(2006.01)(22)申请日2010.08.11(71)申请人东南大学地址210096江苏省南京市玄武区四牌楼2号(72)发明人洪伟赖清华蒯振起(74)专利代理机构南京天翼专利代理有限责任公司32112代理人汤志武(51)Int.Cl.H01Q1/38(2006.01)H01Q13/08(2006.01)H01Q13/10(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称基于半模基片集成波导的布拉格缝隙阵列天线(57)摘要基于半模基片集成波导的布拉格缝隙阵列天线为了实现一种在结构上，尺寸小、轮廓低、重量轻、易共性，在性能上，高增益、高辐射效率、能够有效抑制栅瓣，该天线包括具有周期性横向缝隙(11)的上表面金属层(1)、具有金属化通孔(21)的中间戒指层(2)、底面金属层(3)；其中，上表面金属层(1)上的周期性横向缝隙(11)垂直该阵列天线的长度方向排列，在上表面金属层(1)的一端即半模基片集成波导始端设有梯形微带阻抗变换器(12)，梯形微带阻抗变换器(12)的外端设有均匀50Ω微带馈线(13)，金属化通孔(21)沿该阵列天线的长度方向排列，在没有梯形微带阻抗变换器(12)的一端即半模基片集成波导终端，金属化通孔直角转向排列至上表面金属层(1)的边沿，即终端则用一排金属化通孔短路。CN10964ACN101916914A权利要求书1/1页1.一种基于半模基片集成波导的布拉格缝隙阵列天线，其特征为：该天线包括具有周期性横向缝隙(11)的上表面金属层(1)、具有金属化通孔(21)的中间戒指层(2)、底面金属层(3)；其中，上表面金属层(1)上的周期性横向缝隙(11)垂直该阵列天线的长度方向排列，在上表面金属层(1)的一端即半模基片集成波导始端设有梯形微带阻抗变换器(12)，梯形微带阻抗变换器(12)的外端设有均匀50Ω微带馈线(13)，金属化通孔(21)沿该阵列天线的长度方向排列，在没有梯形微带阻抗变换器(12)的一端即半模基片集成波导终端，金属化通孔直角转向排列至上表面金属层(1)的边沿，即终端则用一排金属化通孔短路。2.根据权利要求1所述的基于半模基片集成波导的布拉格缝隙阵列天线，其特征为：周期性横向缝隙(11)的缝隙单元的间距D为最低工作频率对应的真空中波长的1/8-1/2，缝隙单元的长度l1为半模基片集成波导宽度w的1/10-4/5，缝隙单元的宽度w1为最低工作频率对应的真空中波长的1/20-1/15。3.根据权利要求1所述的基于半模基片集成波导的布拉格缝隙阵列天线，其特征为：金属化通孔的直径d为1/8-1/10波导宽度w，金属化通孔的间距s为通孔直径d的3/2。4.根据权利要求1所述的基于半模基片集成波导的布拉格缝隙阵列天线，其特征在于所述的周期性横向缝隙(11)中的第一条横向缝隙长度可调，用以实现缝隙阵列与波导馈线的阻抗匹配，其余缝隙长度相等；相邻缝隙间距为一个波导波长，最末一条横向缝隙距离波导短路终端约为半个波导波长。2CN101916914A说明书1/4页基于半模基片集成波导的布拉格缝隙阵列天线技术领域[0001]半模基片集成波导馈电的Bragg(布拉格)缝隙阵列天线是一种谐振式缝隙阵列天线，适用于点对点、远距离通信的微波毫米波天馈系统。背景技术[0002]谐振式缝隙阵列天线，具有辐射效率高，增益高，波束指向固定等优点，因而常用于构建远距离、点对点通信的天馈系统。从结构来看，此类天线通常是由在终端短路的(立体的或平面的)波导金属壁上有规律地蚀刻细长缝隙切割表面电流而构成的。根据对极化的要求，缝隙走向可以是沿波导延伸方向(即纵向)、沿波导横截面方向(即横向)或45°方向。其中，横向缝隙主要应用于要求电场极化方向与天线延伸方向一致的情形，例如天线要求水平摆放且电场要求水平极化。电场极化方向通常根据天线用途来决定，而天线摆放方向则通常受限于安装平台的形状和尺寸。[0003]辐射单元为横向缝隙的缝隙阵列天线面临的一个难题是如何抑制栅瓣。以空气填充的矩形波导馈电的缝隙阵列天线为例，为了实现各单元同相激励，相邻横向缝隙间距取为对应于中心频率的一个波导波长，而此波长大于对应的真空波长，因此，该阵列天线在工作频段内很可能会产生栅瓣。常用的消除栅瓣的方法有两种：一是向空气波导填充介质，二是辐射单元改用紧靠在一起的平行双缝隙。基于平面基片集成波导馈电的缝隙阵列天线即是第一种方法的成功范例。这种天线不仅消除了栅瓣，同时有效地降低了天线的轮廓和重量，使其便于集成和共性。同时，由于基片集成波导传输特性