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专利号: 2020115931529
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.具有滤波功能的背腔圆极化贴片天线阵列,可应用于毫米波频段,其特征在于从下至上依次包括下层金属面M1、下层介质基板S1、中间层金属面M2、上层介质基板S2、上层金属面M3;

所述下层介质基板S1内部有一由介质集成波导SIW组成的十字形功率分配器;该十字形功分分配器由4个滤波结构F1‑F4和4个不等长的矩形波导W1‑W4组成,4个不等长的矩形波导W1‑W4靠近功分分配器的中心,组成十字形;4个滤波结构F1‑F4分别设置在矩形波导W1‑W4外侧;

所述功率分配器的中心与介质基板S1的中心重合,且在中心处设有一镂空圆柱FW;4个矩形波导W1‑W4交界处均向中心延伸有一排贯穿介质基板S1的金属柱阵列Fc;

所述上层介质基板S2内部设有4个SIW腔体Ca1‑Ca4,两个相邻SIW腔体的边界重合,即两两共用一排金属通孔壁;4个SIW腔体Ca1‑Ca4构成“田”字形,其中心与上层介质基板S2中心重合;这四个SIW腔体Ca1‑Ca4谐振在TE120/TE210模式,用于拓宽带内带宽;此外,该腔中还能激励起TE110模式和TE220模式,由这两个模式产生的辐射波将会在空间中发生抵消,从而在带外实现两个辐射零点,滤波特性由此实现;

每个SIW腔体远离中心的一角开缺口,该缺口向外各连接有一由SIW组成的不等长矩形波导W5‑W8;4个矩形波导W5‑W8的外侧各连接有一由SIW组成的滤波结构F5‑F8;

4个腔体Ca1‑Ca4为正方体且尺寸完全相同,在其内部各相对放置有一对由一个或者一个以上的金属通孔组成的弧形结构V1、V2;该弧形结构用于实现简并模式TE120/TE210的分离,分离开的TE120模式和TE210模式可用于实现圆极化;

所述下层金属面M1位于下层介质基板S1的下表面,其中心有一与下层介质基板S1中心处的镂空圆柱FV同口径的圆孔;

所述中层金属面M2位于上下层介质基板S1、S2的中间,在中层金属面M2远离中心的位置蚀刻有4条矩形缝隙St1‑St4;矩形缝隙St1‑St4位于上述滤波结构F1‑F4与矩形波导W1‑W4的交界处;

所述上层金属面M3位于上层介质基板S2的上表面;在上层金属面M3靠近中心的位置,即4个SIW腔体Ca1‑Ca4的正上方,刻有四个环状的镂空辐射孔A1‑A4;每个辐射孔内均由有一切边的金属贴片P1‑P4;每个辐射孔四周环绕有4条矩形缝隙Sf1‑Sf4,这四条矩形缝隙用于在高频区额外引入一个辐射零点,进而提高高频区的带外抑制水平。

2.根据权利要求1所述的具有滤波功能的背腔圆极化贴片天线阵列,其特征在于所述金属柱阵列Fc由多个尺寸完全相同的金属柱等间距构成;金属柱阵列F1与矩形波导的夹角为45°。

3.根据权利要求1所述的具有滤波功能的背腔圆极化贴片天线阵列,其特征在于十字形功分分配器的4个矩形波导W1‑W4的长度依次递增,且增量为八分之一个介质波长;SIW腔体Ca1‑Ca4外接的4个矩形波导W5‑W8长度依次递增,且增量为八分之一个介质波长;W1‑W8共同构成了顺序旋转馈电网络,使得从W5到W8所连的天线单元中馈入的能量依次递减90°,以此来实现轴比带宽的拓展。

4.根据权利要求1所述的具有滤波功能的背腔圆极化贴片天线阵列,其特征在于上下层介质基板S1、S2尺寸完全相同且中心重合。

5.根据权利要求1所述的具有滤波功能的背腔圆极化贴片天线阵列,其特征在于所述SIW腔体Ca1‑Ca4,SIW矩形波导W1‑W8,SIW滤波结构F1‑F8均由周期性分布的金属化通孔阵列、介质基板、上下层金属面构成。

6.根据权利要求1所述的具有滤波功能的背腔圆极化贴片天线阵列,其特征在于所述介质基板S1中的滤波结构F5‑F8位于介质基板基板S2中的滤波结构F1‑F4的正下面,矩形波导W5‑W8位于介质基板基板S2中的矩形波导W1‑W4的正下面;滤波结构F1‑F8的尺寸完全相同,且宽度与矩形波导W1‑W8的宽度也相同。

7.根据权利要求1所述的具有滤波功能的背腔圆极化贴片天线阵列,其特征在于各SIW腔体Ca1‑Ca4中的弧形结构V1、V2中心与其所在的腔体的中心位于同一条直线上;弧形结构V1、V2紧挨着腔体的边;弧形结构V1靠近SIW腔体的缺口位置。

8.根据权利要求1所述的具有滤波功能的背腔圆极化贴片天线阵列,其特征在于所述辐射孔A1‑A4,金属贴片P1‑P4与各自所在的SIW腔体中心重合,且四边平行;所述环绕在辐射孔周围的4条矩形缝隙Sf1‑Sf4尺寸完全相同,且与辐射孔的四边平行。

9.根据权利要求1所述的具有滤波功能的背腔圆极化贴片天线阵列,其特征在于所述的切边金属贴片P1‑P4为两对边均开有一缺口的方形结构;金属贴片P1‑P4两缺口与金属贴片P1‑P4中心位于同一直线上。

10.根据权利要求1所述的具有滤波功能的背腔圆极化贴片天线阵列,其特征在于上下层介质基板中的一组滤波结构F1和F5、F2和F6、F3和F7、F4和F8以及相应的传输缝隙St1‑St4各组成一个二阶高通滤波器;滤波结构F1‑F8的短路端到传输缝隙St1‑St4的距离为四分之一个波导波长。