1.具有滤波功能的单层双圆极化背腔行波天线,其特征在于包括介质基板S,以及分别设置在介质基板S上下表面的两个金属面;
上层金属面M1覆盖在介质基板S的上表面;在上层金属面M1的中心开有一镂空矩形区域,该镂空矩形区域内设有一个切边方形金属贴片P2;切边方形金属贴片P2与上层金属面M1之间留有环形缝隙P1;
所述的切边方形金属贴片P2为两对边均开有一缺口的方形结构;
上层金属面M1刻蚀有两条轴对称的缝隙S1、S2,且分别位于切边方形金属贴片P2的两侧;缝隙S1、S2用于谐振腔TM120模与TM210模的分离;
所述的介质基板S两邻边均设有两排周期性分布的第一、第二金属化通孔阵列,该第一、第二金属通孔阵列与介质基板S边垂直设置;
由第一金属化通孔阵列、介质基板S、上下层金属面构成基片集成矩形波导W1,由第二金属化通孔阵列、介质基板S、上下层金属面构成基片集成矩形波导W2;
基片集成矩形波导W1、基片集成矩形波导W2位于切边方形金属贴片P2的对角线上;
所述的介质基板S内蚀刻有由第三金属化通孔围成的缺角方形腔体C,即基片集成波导腔体C;该缺角方形腔体C的两个邻角缺角,且缺角与基片集成矩形波导W1、W2连接;
所述的介质基板S的中心刻蚀有一个第四金属化通孔V1;
下层金属面M2覆盖在介质基板S的下表面;下层金属面M2蚀刻有共面波导传输线T1、T2;下层金属面M2的位于第一、第二金属化通孔阵列内区域分别刻蚀有两条轴对称L形缝隙;两条轴对称L形缝隙间的下层金属面M2区域与两条L形缝隙构成共面波导传输线T1、T2;
共面波导传输线T1、T2的一个端口馈电,另一个接负载,缺角方形腔体C中的TM120模与TM210模会被同时激励;
上述两条L形缝隙作为延伸至基片集成波导内部用于阻抗匹配的枝节。
2.如权利要求1所述的具有滤波功能的单层双圆极化背腔行波天线,其特征在于所述的切边方形金属贴片P2的两缺口与切边方形金属贴片P2中心位于同一直线上。
3.如权利要求1所述的具有滤波功能的单层双圆极化背腔行波天线,其特征在于所述的上层金属面M1,环形缝隙P1与切边方形金属贴片P2中心重合;缺角方形腔体C的中心与介质基板S的中心重合。
4.如权利要求1所述的具有滤波功能的单层双圆极化背腔行波天线,其特征在于所述的环形缝隙P1与切边方形金属贴片P2的对角线与X轴或Y轴平行;
所述的缺角方形腔体C的对角线与X轴或Y轴平行;
缝隙S1、S2的对称轴为切边方形金属贴片P2的两缺口与切边方形金属贴片P2中心所在的直线;缝隙S1、S2与切边方形金属贴片P2的边长平行。
5.如权利要求1所述的具有滤波功能的单层双圆极化背腔行波天线,其特征在于所述的所有金属化通孔的直径小于天线工作的中心频率所对应空气波长的十分之一;金属化通孔的直径和基片集成波导腔体同一边上相邻两个金属化通孔的孔心距的比值大于0.5。
6.如权利要求1所述的具有滤波功能的单层双圆极化背腔行波天线,其特征在于介质基板S的高度为0.05~0.1λ0,λ0为自由空间波长。
7.如权利要求1所述的具有滤波功能的单层双圆极化背腔行波天线,其特征在于基片集成波导腔体C、环形缝隙P1和切边方形金属贴片P2的尺寸对应于X频段,改变基片集成波导腔体C、环形缝隙P1和切边方形金属贴片P2的尺寸可对S参数、轴比和增益进行调节。
8.如权利要求1所述的具有滤波功能的单层双圆极化背腔行波天线,其特征在于基片集成波导腔体C激励在TM120模, TM120模与TM210模简并;缝隙S1、S2促使TM120模与TM210模产生四分之一介质波长的相位差,从而使得腔内的电磁波发生旋转,旋转的能量通过上层金属面的环形缝隙P1即可辐射出圆极化波。
9.如权利要求1所述的具有滤波功能的单层双圆极化背腔行波天线,其特征在于当激励通过共面波导T1馈入,而共面波导T2接负载时,基片集成波导腔体C中的能量会发生逆时针旋转,从而通过环形缝隙P1辐射右旋圆极化波;反之,当从共面波导T2馈入能量,而共面波导T1接负载时,左旋圆极化波将会被辐射。
10.如权利要求1所述的具有滤波功能的单层双圆极化背腔行波天线,其特征在于通过联合调节切边方形金属贴片P2和环形缝隙P1,激励起微带贴片的TM10模,从而达到展宽带宽的目的;切边方形金属贴片P2上的缺口用于模式TM10与TM01的分离,该模式的分离使得轴比带宽也得以进一步展宽;因此基片集成波导腔体C的TM120模与TM210模,切边方形金属贴片P2的TM10模与TM01模共同作用使得该天线具有较宽的工作带宽。