一种平面式高隔离度K/Ka频段共口径相控阵天线制造技术

本发明专利技术公开了一种平面式高隔离度K/Ka频段共口径相控阵天线,属于毫米波圆极化共口径天线技术领域。该天线包括多层介质基板，多层介质基板的第十介质层为天线单元，其上设有K频段金属贴片阵列结构和Ka频段金属贴片阵列结构；第一金属地层为金属地，连接有用于实现与后续芯片多层介质基板电信连接的BGA金属植球；第十介质层和第一金属地层之间的各层为射频信号走线、K/Ka频段滤波结构、天线金属地、滤波金属地。所述K频段滤波结构包括两个K频段滤波结构和两个Ka频段滤波结构，各频段两个滤波结构设置位置不同。通过上述方式，本发明专利技术克服了毫米波共口径相控阵天线的滤波结构难以集成，不同频率单元间隔离度难以提升的问题。不同频率单元间隔离度难以提升的问题。不同频率单元间隔离度难以提升的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种平面式高隔离度K/Ka频段共口径相控阵天线


[0001]本专利技术属于毫米波圆极化共口径天线
，尤其涉及一种平面式高隔离度K/Ka频段共口径相控阵天线。

技术介绍

[0002]低轨卫星星座是天地一体化信息网络的重要组成部分，其快速发展将促进天地一体信息网络的联通，推动信息基础设施的新变革。为满足军用及民用的高通量数据传输需求，相关低轨卫星通信频段由C、X频段拓展到K/Ka频段。
[0003]相控阵天线具备灵活、快速的波束赋形能力及大范围波束覆盖能力，是卫通无线系统中的重要组成部分，近年来，随着卫星通信的迅速发展，对于卫通天线提出了新的要求：一、收发阵面实现共口径复用，以此减小收发总体尺寸，使其能够灵活应用于小型化搭载平台，减低系统制造、载荷发射及回收成本等；二、频带宽，满足军民用大容量数据传输；三、K/Ka频段收发隔离度要高，收发干扰抑制能力强，能满足共口径后收发通道同时工作。
[0004]目前，常见的K/Ka或类似频率比的共口径天线阵中，均存在滤波结构难以集成、导致不同频率单元间隔离度较低的问题。
[0005]中国专利申请201910094604.X公开的一种用于二维相控阵扫描的双频双圆极化共口径天线阵，该共口径天线阵采用一层介质基板和一层金属底板拼成，K/Ka频段天线均采用单一同轴馈电，同样实现了共口径复用。但是，由于该结构中没有集成滤波结构，天线通道间隔离度差，难以满足收发同时工作，且单层结构往往带宽不足。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种平面式高隔离度K/Ka频段共口径相控阵天线，在保证带宽的前提下，解决了上述K/Ka频段共口径相控阵天线的滤波结构难以集成、导致不同频率单元间隔离度较低，难以满足收发同时工作的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种平面式高隔离度K/Ka频段共口径相控阵天线，包括多层介质基板、K频段金属贴片阵列结构、Ka频段金属贴片阵列结构、K频段滤波结构和Ka频段滤波结构；所述多层介质基板包括自下而上依次层叠的第一金属地层、第一介质层、第二介质层、第二金属地层、第三介质层、第四介质层、第三金属地层、第五介质层、第四金属地层、第六介质层、第七介质层、第五金属地层、第八介质层、第九介质层、第十介质层和第十一介质层；第一金属地层的下表面连接有用于实现与后续芯片多层介质基板电信连接的BGA金属植球，上表面设有第一金属柱和第二金属柱；通过第一金属柱实现与第五金属地层、第四金属地层、第三金属地层、第二金属地层的连接；通过第二金属柱实现与BGA金属植球、第四金属地层、第三金属地层、第二金属地层的连接；第一介质层与第二介质层之间设有Ka频段一分二功分器金属层；Ka频段一分二功
分器金属层上表面设有第三金属柱，下表面设有第四金属柱；通过第三金属柱连接Ka频段金属阵列结构进行馈电；通过第四金属柱实现与BGA金属植球的连接；第三金属地层上表面设有第五金属柱，通过第五金属柱实现与第四金属地层的连接；第四金属地层上设有K频段馈电结构；K频段馈电结构通过第五金属地层上的十字槽阵列结构实现K频段馈电；第五金属地层上设有的十字槽阵列结构位于K频段金属贴片阵列结构的正下方，且十字槽阵列结构中的十字槽与K频段金属贴片阵列中的金属贴片一一对应；第三介质层上表面设有第六金属层，第六金属层连接第二金属柱；第十介质层的上表面设有K频段金属贴片阵列结构，下表面设有Ka频段金属贴片阵列结构，且Ka频段金属贴片阵列结构正对K频段金属贴片阵列结构；Ka频段金属贴片阵列结构各贴片通过第三金属柱实现与Ka频段一分二功分器金属层的连接，且Ka频段金属贴片阵列结构的金属贴片在第十介质层上的投影与K频段金属贴片阵列结构的金属贴片在第十介质层的投影不重合；所述K频段滤波结构包括第一K频段滤波结构和第二K频段滤波结构，第一K频段滤波结构设置在第二金属地层、第六金属层、第三金属地层或第四金属地层中的任意一层上，第二K频段滤波结构设置在Ka频段一分二功分器金属层上；Ka频段滤波结构包括第一Ka频段滤波结构和第二Ka频段滤波结构；第一Ka频段滤波结构设于K频段馈电结构上；第二Ka频段滤波结构设置在第二金属地层或第六金属层上；当第一K频段滤波结构设于第四金属地层时，与K频段馈电结构和第二Ka频段滤波结构均不接触。
[0008]进一步的，所述K频段金属贴片阵列结构由多个金属贴片单元阵列排布而成；排布时，相邻金属贴片之间设有间距，且间距大于0；金属贴片单元的金属贴片有4个，4个金属贴片的中心点分别位于一个正方形的4个顶点上，相邻金属贴片之间也设有大于0的间距，且相邻金属贴片之间的间距与相邻金属贴片单元之间的间距相等；Ka频段金属贴片阵列结构13与K频段金属贴片阵列结构的结构相同，不同的是：Ka频段金属贴片阵列结构中，相邻两个金属贴片之间的间距大于K频段金属贴片阵列结构中相邻两个金属贴片之间的间距。
[0009]更进一步的， K频段金属贴片阵列结构在第十介质层上的投影与Ka频段金属贴片阵列结构在第十介质层上的投影处于同一区域，将K频段金属贴片阵列结构中的金属贴片单元作为第一金属贴片单元，Ka频段金属贴片阵列结构中的金属贴片单元作为第二金属贴片单元；第二金属贴片单元嵌套在第一金属贴片单元内，且K频段金属贴片单元的四个顶点分别位于Ka频段金属贴片单元正方形的4条边的中点上。
[0010]更进一步的，所述K频段金属贴片阵列结构中相邻两个金属贴片之间间距与Ka频段金属贴片阵列结构中相邻两个金属贴片之间间距之比为。
[0011]进一步的，所述K频段滤波结构与Ka频段滤波结构为非闭合结构，由并联或串联的金属微带线任意弯折而成，K频段滤波结构和Ka频段滤波结构选用的金属微带线线宽不相等。
[0012]进一步的，所述K频段馈电结构为非闭合结构，由一个L型结构和一个V形结构组成，L型结构的短边与V型的其中一边相连；L型结构和V型结构均采用金属微带线弯折而成。
[0013]本专利技术提供的一种平面式高隔离度K/Ka频段共口径相控阵天线，该天线采用多层
工艺，将K频段相控阵天线与Ka频段相控阵天线共口径集成。K频段相控阵天线和Ka频段相控阵天线通过采用各自独立的滤波结构，实现了共口径不同频率通道间隔离度的提升；在集成过程中，并进一步提供一种优选方案，即将K频段和Ka频段滤波结构中的第一滤波结构同层设置，使得器件整体尺寸更小。相较于现有技术中的K/Ka频段共口径相控阵天线，本专利技术克服了毫米波共口径相控阵天线的滤波结构难以集成，不同频率单元间隔离度难以提升的问题。
附图说明
[0014]图1为本专利技术整体侧面剖面示意图；图2为实施例中K频段金属贴片阵列结构与Ka频段金属贴片阵列结构俯视示意图；图3为实施例中第五金属地层俯视示意图；图4实施例中第四金属地层俯视示意图；图5为实施例中第六金属层俯视示意图；图6为实施例Ka频段一分二功分器金属层俯视示意图；图7为实施例的平面式高隔离度K/Ka频段共口径相控阵天线未加载高频滤波枝节时相邻收发通道耦合图；图8为实施例的平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平面式高隔离度K/Ka频段共口径相控阵天线，包括多层介质基板、K频段金属贴片阵列结构、Ka频段金属贴片阵列结构、K频段滤波结构和Ka频段滤波结构，其特征在于：所述多层介质基板包括自下而上依次层叠的第一金属地层、第一介质层、第二介质层、第二金属地层、第三介质层、第四介质层、第三金属地层、第五介质层、第四金属地层、第六介质层、第七介质层、第五金属地层、第八介质层、第九介质层、第十介质层和第十一介质层；第一金属地层的下表面连接有用于实现与后续芯片多层介质基板电信连接的BGA金属植球，上表面设有第一金属柱和第二金属柱；通过第一金属柱实现与第五金属地层、第四金属地层、第三金属地层、第二金属地层的连接；通过第二金属柱实现与BGA金属植球、第四金属地层、第三金属地层、第二金属地层的连接；第一介质层与第二介质层之间设有Ka频段一分二功分器金属层；Ka频段一分二功分器金属层上表面设有第三金属柱，下表面设有第四金属柱；通过第三金属柱连接Ka频段金属贴片阵列结构进行馈电；通过第四金属柱实现与BGA金属植球的连接；第三金属地层上表面设有第五金属柱，通过第五金属柱实现与第四金属地层的连接；第四金属地层上设有K频段馈电结构；K频段馈电结构通过第五金属地层上的十字槽阵列结构实现K频段馈电；第五金属地层上的十字槽阵列结构位于K频段金属贴片阵列结构的正下方，且十字槽阵列结构中的十字槽与K频段金属贴片阵列中的金属贴片一一对应；第三介质层上表面设有第六金属层，第六金属层连接第二金属柱；第十介质层的上表面设有K频段金属贴片阵列结构，下表面设有Ka频段金属贴片阵列结构，且Ka频段金属贴片阵列结构正对K频段金属贴片阵列结构；Ka频段金属贴片阵列结构各贴片通过第三金属柱实现与Ka频段一分二功分器金属层的连接，且Ka频段金属贴片阵列结构的金属贴片在第十介质层上的投影与K频段金属贴片阵列结构的金属贴片在第十介质层的投影不重合；所述K频段滤波结构包括第一K频段滤波结构和第二K频段滤波结构，第一K频段滤波结构设置在第二金属地层、第六金属层、第三金属地层或第四金属地层中的任意一层上，第二K频段滤波结构设置在Ka频段一分二...

【专利技术属性】
技术研发人员：程钰间，张锦帆，郝瑞森，吴亚飞，王洪斌，樊勇，赵明华，何宗锐，李廷军，杨海宁，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
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