CN107785666A - 基于siw技术的h面喇叭天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于SIW技术的H面喇叭天线，包括依次连接的SMA连接器、微带线、微带线过渡结构、SIW喇叭天线和辐射体；所述微带线、微带线过渡结构设置在介质基板上表面，所述SIW喇叭天线由两排金属通孔组成，所述SMA连接器作为信号输入端设置在介质基板的一端，所述辐射体设置在介质基板的另一端；所述辐射体由四排相互平行的矩形金属贴片组成，介质基板的上下表面各两排，每排由多个矩形金属贴片组成，每个矩形金属贴片之间的距离相等。本发明结构简单，剖面低，易于与平面电路集成，且具有较宽的带宽和较高的增益。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线，特别是一种基于SIW技术的H面喇叭天线。
背景技术
随着现代通讯技术的发展以及新型毫米波无线应用技术的问世，人们对毫米波器件和系统的关注度不断提高，其中对器件和系统的小型化尤为关注。而天线是无线电接收和发射系统中的重要组成部分，天线性能的改善和尺寸的减小显得尤为重要。
喇叭天线和微带天线是无线电的接收和发射中最常用的两种天线。喇叭天线是最广泛使用的微波天线之一，它的优点是具有结构简单、馈电简便、频带较宽、功率容量大和高增益的整体性，但是喇叭天线尺寸较大，所占空间大，且传统的用同轴过渡的方式与平面电路连接会产生较大的能量损耗。微带天线尺寸小、成本低，适合与平面电路集成，但是微带天线辐射方向性差，增益小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于SIW技术的H面喇叭天线。
为实现本发明目的的技术方案为：一种基于SIW技术的H面喇叭天线，包括依次连接的SMA连接器、微带线、微带线过渡结构、SIW喇叭天线和辐射体；所述微带线、微带线过渡结构设置在介质基板上表面，所述SIW喇叭天线由两排金属通孔组成，所述SMA连接器作为信号输入端设置在介质基板的一端，所述辐射体设置在介质基板的另一端；
所述辐射体由四排相互平行的矩形金属贴片组成，介质基板的上下表面各两排，每排由多个矩形金属贴片组成，每个矩形金属贴片之间的距离相等，信号从SIW喇叭天线辐射出去，先经过靠近SIW喇叭天线的两排矩形金属贴片辐射，再经过后两排矩形金属贴片辐射。
与现有技术相比，本发明的显著优点为：(1)增益高，辐射方向性好，S11带宽宽；(2)结构简单，易于加工，制作成本低；(3)剖面低，尺寸小，易于与平面电路连接；(4)后瓣辐射小，辐射效率高。
附图说明
图1是本发明的基于SIW技术的H面喇叭天线的外形结构示意图。
图2(a)是本发明基于SIW技术的H面喇叭天线金属通孔的结构示意图。
图2(b)是本发明基于SIW技术的H面喇叭天线金属通孔的结构俯视图。
图3(a)是本发明基于SIW技术的H面喇叭天线中辐射体的结构示意图。
图3(b)是本发明基于SIW技术的H面喇叭天线中辐射体的结构俯视图。
图4是本发明基于SIW技术的H面喇叭天线输入端的S11曲线图。
图5是本发明基于SIW技术的H面喇叭天线E面和H面的辐射方向图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合图1，本发明的一种基于SIW技术的H面喇叭天线，包括依次连接的SMA连接器P1、微带线L1、微带线过渡结构L2、SIW喇叭天线F1和辐射体F2；所述微带线L1、微带线过渡结构L2设置在介质基板上表面，所述SIW喇叭天线F1由两排金属通孔组成，所述SMA连接器P1作为信号输入端设置在介质基板的一端，所述辐射体F2设置在介质基板的另一端；
结合图3(a)和图3(b)，所述辐射体F2由四排相互平行的矩形金属贴片组成，介质基板的上下表面各两排，每排由多个矩形金属贴片组成，每个矩形金属贴片之间的距离相等，信号从SIW喇叭天线F1辐射出去，先经过靠近SIW喇叭天线F1的两排矩形金属贴片辐射，再经过后两排矩形金属贴片辐射。靠近SIW喇叭天线F1的两排矩形金属贴片分别为第一排矩形金属贴片G1和第二排矩形金属贴片G2，后两排矩形金属贴片分别为第三排矩形金属贴片G3和第四排矩形金属贴片G4。
进一步的，SMA连接器P1包括外导体、内导体和绝缘体，绝缘体设置在外导体、内导体之间，外导体与介质基板底面金属接地板相连，内导体通过探针与微带线接触连接。
进一步的，所述SMA连接器P1工作频率为DC-27GHz，在18GHz-27GHz范围内电压驻波比：1.15:1。
进一步的，所述SMA连接器P1的外导体为黄铜镀金材料，内导体为青铜镀金材料，绝缘体为PTFE材料。
进一步的，所述微带线L1的宽度大于等于SMA连接器P1内导体的直径，内导体紧贴在微带线L1上，内导体轴线与微带线L1中心线在同一直线上，信号从SMA连接器P1传输微带线L1，由TEM模转换为准TEM模。
进一步的，所述SMA连接器P1的特性阻抗和微带线L1的阻值均为50欧姆。
进一步的，所述微带过渡结构L2是一段宽度逐渐变宽的微带线，呈梯形形状，宽度较小一端连接微带线L1，宽度较大一端连接SIW喇叭天线F1，较大一端宽度小于SIW天线F1的两排金属通孔之间的距离。
进一步的，结合图2(a)和图2(b)，所述SIW喇叭天线F1的两排金属通孔包括第一部分和第二部分，第一部分为两排平行金属通孔，即图2(b)中T1和T2，等效为矩形金属波导，与微带过渡结构L2连接；第二部分为梯形金属通孔，由两排呈一定角度的金属通孔组成，即图2(b)中T3和T4，等效为喇叭口径；SIW喇叭天线F1的两排金属通孔关于微带线L1的中心线对称，信号从微带线L1传输到SIW喇叭天线F1，由准TEM模转换为TE10模。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例
本实施例取微带线L1的长度为4.39mm，宽度为1.38mm；过渡段长度为2.01mm，宽边宽度为3mm；金属通孔半径为0.5mm，左端两排平行金属通孔之间的距离为3.7mm，每排平行金属通孔包括3个金属通孔，右端梯形金属通孔中每排包括8个金属通孔，相邻金属通孔之间的距离为1.35mm；辐射体F2四排矩形金属贴片互相平行，每排11个矩形金属贴片，每两个矩形金属贴片之间的距离为0.85mm，矩形金属贴片的长度为1.39mm，宽度为0.71mm。
通过仿真得到图4、图5所示的结果，从图4可以看出，该天线的中心频率为24.1GHz，-10dB带宽为1.9GHz；从图5可以看出，该天线的最大增益达到6dB，增益前后比达到15.4dB。该天线不仅具有很高的增益，良好的前后比，还具有较宽的带宽。
Claims (8)
1.一种基于SIW技术的H面喇叭天线，其特征在于，包括依次连接的SMA连接器(P1)、微带线(L1)、微带线过渡结构(L2)、SIW喇叭天线(F1)和辐射体(F2)；所述微带线(L1)、微带线过渡结构(L2)设置在介质基板上表面，所述SIW喇叭天线(F1)由两排金属通孔组成，所述SMA连接器(P1)作为信号输入端设置在介质基板的一端，所述辐射体(F2)设置在介质基板的另一端；
所述辐射体(F2)由四排相互平行的矩形金属贴片组成，介质基板的上下表面各两排，每排由多个矩形金属贴片组成，每个矩形金属贴片之间的距离相等，信号从SIW喇叭天线(F1)辐射出去，先经过靠近SIW喇叭天线(F1)的两排矩形金属贴片(G1、G2)辐射，再经过后两排矩形金属贴片(G3、G4)辐射。
2.根据权利要求1所述的基于SIW技术的H面喇叭天线，其特征在于，SMA连接器(P1)包括外导体、内导体和绝缘体，绝缘体设置在外导体和内导体之间，外导体与介质基板底面金属接地板相连，内导体通过探针与微带线(L1)接触连接。
3.根据权利要求2所述的基于SIW技术的H面喇叭天线，其特征在于，所述SMA连接器(P1)工作频率为DC-27GHz。
4.根据权利要求2或3所述的基于SIW技术的H面喇叭天线，其特征在于，所述SMA连接器(P1)的外导体为黄铜镀金材料，内导体为青铜镀金材料，绝缘体为PTFE材料。
5.根据权利要求2所述的基于SIW技术的H面喇叭天线，其特征在于，所述微带线(L1)的宽度大于等于SMA连接器(P1)内导体的直径，内导体轴线与微带线(L1)中心线在同一直线上，信号从SMA连接器(P1)传输微带线(L1)，由TEM模转换为准TEM模。
6.根据权利要求5所述的基于SIW技术的H面喇叭天线，其特征在于，所述SMA连接器(P1)的特性阻抗和微带线(L1)的阻值均为50欧姆。
7.根据权利要求1所述的基于SIW技术的H面喇叭天线，其特征在于，所述微带过渡结构(L2)为一段宽度逐渐变宽的微带线，呈梯形形状，宽度较小一端连接微带线(L1)，宽度较大一端连接SIW喇叭天线(F1)，较大一端宽度小于SIW天线(F1)的两排金属通孔之间的距离。
8.根据权利要求1所述的基于SIW技术的H面喇叭天线，其特征在于，所述SIW喇叭天线(F1)的两排金属通孔包括第一部分和第二部分，第一部分为两排平行金属通孔，等效为矩形金属波导，与微带过渡结构(L2)连接；第二部分为梯形金属通孔，由两排呈一定角度的金属通孔组成，等效为喇叭口径；SIW喇叭天线(F1)的两排金属通孔关于微带线(L1)的中心线对称，信号从微带线(L1)传输到SIW喇叭天线(F1)，由准TEM模转换为TE10模。
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