一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线，包括介质板，介质板的底面设置有金属地板，介质板的正面刻蚀有四个方形贴片，方形贴片的任一对相邻的两个侧边均开有若干金属通孔，金属通孔与金属地板连接，方形贴片上设有馈电端口，解决了现有技术中存在的于波导的调控只能维持在一定的角度的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线


[0001]本专利技术属于波导天线
，涉及一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线。

技术介绍

[0002]随着5G技术的兴起，特别是sub
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6频段的商用化日益成熟，作为通信系统终端，对于sub
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6天线的研究同时掀起一轮新的高潮，受制于空间的限制，小型化多功能天线受到人们越来越多的追捧，其中重要的一个分类就是多波束天线，这类天线可以在同一种天线结构中全时或是分时产生不同类型的波束，实现不同的功能，促进整个系统的简单化设计，是一种行之有效的手段。这些天线可以在预期的方向形成波束，使网络避开干扰和噪声源，从而为减少多径衰落现象提供了一种有效的方法。因此，它们提供更高的单噪声比(SNR)、更高的分集增益和更高的数据传输速率。传统的多波束天线一般需要多层天线结构和昂贵而复杂的移相网络，它们不适合低价的现代商用便携式无线收发器。一些学者在研究多波束天线方面取得了很大的进步，效果很好，该天线阵列基于宽带贴片天线单元和巴特勒矩阵馈电网络。有一个广泛的辐射模式，用于广角光束控制，并允许同时操作两个正交的线偏振，
[0003]基片集成波导(SIW)的出现满足了人们对于低剖面天线的需求，这种形式的天线结构简单，具有较高的Q值和方向性，它们可以很容易地与电路集成。为了实现紧凑的尺寸，在无源器件和天线的设计中引入虚拟磁壁的半模式或四分之一模式基片集成波导引起人们的关注。
[0004]利用半模或是四分之一模式的基片集成波导(QMSIW)的小型化特性实现对波束的调控也是当下研究的热点。但是，目前，利用半模或是四分之一模式的基片集成波导，有的只能实现单一倾斜波束，有的对于波导的调控只能维持在一定的角度，缺少小角度波束调控的能力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线，解决了现有技术中存在的于波导的调控只能维持在一定的角度的问题。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是，一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线，包括介质板，介质板的底面设置有金属地板，介质板的正面刻蚀有四个方形贴片，方形贴片的任一对相邻的两个侧边均开有若干金属通孔，金属通孔与金属地板连接，方形贴片上设有馈电端口。
[0007]本专利技术的特点还在于：
[0008]方形贴片上均刻蚀一个条带性缝隙。
[0009]四个方形贴片相邻放置，四个方形贴片上的金属地板均相对，四个方形贴片相邻组成一个正方形。
[0010]相邻的两个方形贴片之间共享金属通孔。
[0011]方形贴片采用同轴馈电。
[0012]本专利技术的有益效果是：本专利技术的目的是提供一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线，解决了现有技术中存在的于波导的调控只能维持在一定的角度的问题。可以实现170MHz工作带宽(2.5GHz
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2.67GHz)，在工作频带内，相邻单元之间的耦合基本大于15dB，说明相近单元之间的相互影响较小，组阵之后不会降低天线整体性能，也验证了共用金属通孔设计的可行性。通过对四个端口的相位和幅度的控制，可以实现19种不同状态波束的调控，一共分为四种类型，其中第一类是多端口形式全空间调控，包括8 种倾斜角波束，另外还有单端口馈电形式的全空间调控，包括4种倾斜角波束，第二类是双波束形式，一共有4种波束形式，分别是x轴、y轴和两条对角线实现双波束覆盖。第三类是多波束形式，包含一个环形波束和一个四波束。第四类是波束聚焦，在+Z方向上实现高增益天线阵列。利用多波束辐射覆盖几乎所有空间区域的多端口天线。
附图说明
[0013]图1是本专利技术一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线中单元结构示意图；
[0014]图2是本专利技术一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线中单元结构演变示意图；
[0015]图3是本专利技术一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线中单元结构演变S
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对比示意图；
[0016]图4是本专利技术一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线中 W1随频率变化曲线示意图；
[0017]图5是本专利技术一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线中 L5随频率变化曲线示意图；
[0018]图6是本专利技术一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线中阵列结构示意图；
[0019]图7是本专利技术一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线中S 参数仿真实测示意图；
[0020]图8是本专利技术一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线中状态1
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8的3D方向示意图；
[0021]图9是本专利技术一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线中状态1的E面和H面示意图；
[0022]图10是本专利技术一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线中状态5的E面和H面示意图；
[0023]图11是本专利技术一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线中状态16
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19的3D方向示意图；
[0024]图12是本专利技术一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线中状态16的E面和H面示意图；
[0025]图13是本专利技术一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线中状态9
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0.80.50.91.5 [0040]如图2所示，基片集成波导谐振腔(Ant.1)一般传播基模，也就是TM01 模式，通过在贴片四周刻蚀金属化通孔就形成的SIW谐振腔，谐振腔的尺寸决定了谐振频率，接下来，为了实现天线的小型化设计，引入了四分之一模式的基片集成波导的概念，通过对基片集成波导进行两次折叠，就形成了四分之一模式的基片集成波导谐振腔(Ant.2)，此时天线的辐射模式并没有改变，仍然是基模，但是整体的尺寸只有原来的1/4。接下来在贴片上刻蚀条带性缝隙，形成Ant.3，也就是本专利技术一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线的单元结构，两个辐射模式(一个四分之一模和一个八分之一模)。如图3所示，通过多模式的引入，天线的工作带宽得到了较大的提升，工作带宽由20MHz(2.49GHz
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2.51GHz)增加到 120MHz(2.5GHz
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2.62GHz).为了更好的分析条带性缝隙对天线的影响，如图 4所示，随着W1增加，低频的谐振点逐渐向高频靠拢，而高频基本保持不变，这说明缝隙宽度改变并没有影响天线本身的辐射模式，只是单纯的对于附加模式，也就是八分之一模式起调节作用，通过选取适当的W1值，就可以调整工作带宽。如图5所示，随着L5的增大，两个谐振点均向中间靠拢，并且阻抗特性变好。这说明缝隙改变了原有的电流分布，随着L5增大，右下部分的三角形尺寸变小，谐振频率上升，所以低频向高频偏移，这也印证了图4中低频谐振点是由附加模式产生的推论。另一方面，L5的变化也造成了左边三角形变化，改变了表面电流的长度，从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线，其特征在于，包括介质板，所述介质板的底面设置有金属地板，所述介质板的正面刻蚀有四个方形贴片，所述方形贴片的任一对相邻的两个侧边均开有若干金属通孔，所述金属通孔与金属地板连接，所述方形贴片上设有馈电端口。2.如权利要求1所述的一种基于四分之一模的波束可重构基片集成波导天线，其特征在于，所述方形贴片上均刻蚀一个条带性缝隙。3.如权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴婷，张爽，谌娟，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：