一種寬帶空氣介質天線單元制造技術

本發明專利技術公開了一種寬帶空氣介質天線單元，涉及毫米波天線技術領域，該天線單元包括第一基片、第二基片和第三基片，第一基片和第三基片為硅基片，第二基片為高阻硅基片，在第一基片上開有第一輻射槽和第二輻射槽，在第一基片上還開有探針槽，在第一基片和第三基片的外表面敷設有金屬，在第二基片上設有基片集成波導和貼片結構，貼片結構的上表面設有金屬片，在第二基片上表面刻有共面波導饋電電路，在第二基片上還設有通孔，第二基片的上下表面和通孔內壁敷設有金屬，第一輻射槽和第二輻射槽由空氣介質填充的基片集成波導激勵，基片集成波導由貼片結構激勵。該天線單元具有寬帶、低損耗、低剖面、易于集成的特點。

Broadband air medium antenna unit

The invention discloses a broadband antenna unit air medium, relates to the field of millimeter wave antenna, the antenna unit includes a first substrate, a second substrate and a three substrate, a first substrate and a three substrate is a silicon substrate, a second substrate for high resistivity silicon substrate, a first radiating slot and second radiation groove is arranged on the first substrate and the first substrate is provided with a groove in a metal probe, a first substrate is coated on the outside surface and the three substrate, a substrate integrated waveguide and patch structure on the second substrate, the patch structure is arranged on the upper surface of the sheet metal, with coplanar waveguide feed circuit in second the upper surface of the substrate, the through holes are also arranged on the second substrate, a second substrate on the lower surface and the inner wall of the through hole is coated with metal substrate integrated waveguide first radiation slots and second radiating slots by air dielectric filled substrate integrated wave excitation Guided by patch structure. The antenna element has the characteristics of wide bandwidth, low loss, low profile and easy integration.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及毫米波天線

技術介紹
毫米波是指頻率為30GHz-300GHz，波長為10mm-1mm的電磁波。因為毫米波頻段具有波長短、頻帶寬等特性，所以被廣泛應用于包括毫米波雷達、導彈制導、電子對抗、毫米波通訊、遙測遙感、射電天文等軍事領域和民用領域。尤其是在制導技術方面，因為毫米波頻段的頻率較高，在具備微波制導特性的同時也具有一定的光電制導特性，所以毫米波制導技術可以將微波制導技術穿透性強，光電制導器件體積小、角度分辨率高的特點結合起來，具有十分優良的制導性能。而在毫米波系統設計中的一項關鍵技術就是毫米波天線的設計。但隨著頻率的升高，傳統的天線形式在毫米波頻段遇到了很多問題。例如，在毫米波頻段設計的貼片天線因其大部分能量被束縛在貼片天線的介質之中，所以損耗較大，天線效率不高，同時，貼片天線單元的帶寬較窄，限制了貼片天線的應用范圍；反射面天線雖然具有較高的增益和效率，但該天線的尺寸大、剖面高，難以達到現代毫米波天線小型化和易于集成的要求。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種寬帶空氣介質天線單元，該天線單元具有寬帶、低損耗、低剖面、易于集成的特點。為解決上述問題，本專利技術采取的技術方案是：一種寬帶空氣介質天線單元，該天線單元包括自上而下依次羅列布置的第一基片、第二基片和第三基片，所述的三個基片上下對正，所述的三個基片的截面均為長方形形狀，所述第一基片和第三基片為硅基片，所述第二基片為高阻硅基片，在第一基片上開有用于輻射的第一輻射槽和第二輻射槽，在第一基片上還開有用于放置饋電探針的探針槽，所述第一輻射槽、第二輻射槽和探針槽均為通透槽體，在第一基片和第三基片的外表面任意位置均敷設有金屬，在第二基片上設有終端短路的基片集成波導和貼片結構，所述貼片結構的上表面設有金屬片，在第二基片上表面刻有共面波導饋電電路，在第二基片上還設有通孔，所述第二基片的上下表面和通孔內壁敷設有金屬，所述第一輻射槽和第二輻射槽位于基片集成波導的上方，所述第一輻射槽和第二輻射槽由空氣介質填充的基片集成波導激勵，所述基片集成波導由貼片結構激勵。優選的，所述第一基片、第二基片和第三基片的厚度為0.4mm。優選的，所述第一基片和第三基片的長邊為10.5mm，寬邊為4.5mm，所述第一輻射槽的長邊為3mm，寬邊為1.3mm，所述第二輻射槽的長邊為3mm，寬邊為1mm，第一輻射槽和第二輻射槽相鄰邊之間的距離為2.3mm。優選的，所述基片集成波導的長邊為4.55mm，寬邊為2.868mm，所述金屬片的長邊為0.6mm、寬邊為0.5mm，所述通孔的孔徑為0.15mm。采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本天線單元通過引入貼片結構激勵基片集成波導拓展了工作帶寬；天線中的大部分介質為空氣，能降低天線的損耗；天線用鍍有金屬的硅基片鍵合而成，能實現天線的小型化和低剖面，易于集成。附圖說明圖1為本專利技術的結構示意圖；圖2為將本專利技術的三層基片分離開后的結構示意圖；圖3為本專利技術一個實施例的第一基片的平面結構示意圖；圖4為本專利技術一個實施例的第二基片的平面結構示意圖；圖5為本專利技術一個實施例的第三基片的平面結構示意圖；圖6為本專利技術實施例下該天線單元設計的反射系數坐標圖；圖7為本專利技術實施例下該天線單元設計的反射系數在60GHz時兩個主平面內的輻射方向圖。其中，1、第一基片，2、第二基片，3、第三基片，4、第一輻射槽，5、第二輻射槽，6、探針槽，7、共面波導饋電電路，8、基片集成波導，9、貼片結構。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步詳細的說明：如圖1-5所示，該天線單元包括自上而下依次羅列布置的第一基片1、第二基片2和第三基片3，所述的三個基片上下對正，所述的三個基片的截面均為長方形形狀，所述第一基片1和第三基片3為硅基片，所述第二基片2為高阻硅基片，在第一基片1上開有用于輻射的第一輻射槽4和第二輻射槽5，在第一基片1上還開有用于放置饋電探針的探針槽6，所述第一輻射槽4、第二輻射槽5和探針槽6均為通透槽體，在第一基片1和第三基片3的外表面任意位置均敷設有金屬，在第二基片2上設有終端短路的基片集成波導8和貼片結構9，所述貼片結構9的上表面設有金屬片，在第二基片2上表面刻有共面波導饋電電路7，在第二基片2上還設有通孔，所述第二基片2的上下表面和通孔內壁敷設有金屬，所述第一輻射槽4和第二輻射槽5位于基片集成波導8的上方，所述第一輻射槽4和第二輻射槽5由空氣介質填充的基片集成波導8激勵，所述基片集成波導8由貼片結構9激勵。第一基片1、第二基片2和第三基片3的厚度為0.4mm。所述第一基片1和第三基片3的長邊為10.5mm，寬邊為4.5mm，所述第一輻射槽4的長邊為3mm，寬邊為1.3mm，所述第二輻射槽5的長邊為3mm，寬邊為1mm，第一輻射槽4和第二輻射槽5相鄰邊之間的距離為2.3mm。基片集成波導8的長邊為4.55mm，寬邊為2.868mm，所述金屬片的長邊為0.6mm、寬邊為0.5mm，所述通孔的孔徑為0.15mm。當天線工作時，共面波導饋電電路7經貼片結構9激勵空氣介質填充基片集成波導8，再由第一輻射槽4和第二輻射槽5向外輻射能量。第一輻射槽4和第二輻射槽5由空氣介質填充的基片集成波導8激勵；基片集成波導8由貼片結構9激勵，擴展了天線的帶寬。該天線單元通過用空氣作為介質的基片集成波導8激勵輻射槽向外輻射能量，該天線單元通過引入貼片結構9激勵空氣介質基片集成波導8拓展了工作帶寬；在降低損耗方面，該天線單元大部分介質使用的是空氣，使得天線達到了低損耗的效果；在天線尺寸方面，該天線是將鍍有金屬的硅基片鍵合而成，因此具有低剖面、易于集成的特性。采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本天線單元通過引入貼片結構激勵基片集成波導拓展了工作帶寬；天線中的大部分介質為空氣，能降低天線的損耗；天線用鍍有金屬的硅基片鍵合而成，能實現天線的小型化和低剖面，易于集成。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種寬帶空氣介質天線單元，其特征是：該天線單元包括自上而下依次羅列布置的第一基片（1）、第二基片（2）和第三基片（3），所述的三個基片上下對正，所述的三個基片的截面均為長方形形狀，所述第一基片（1）和第三基片（3）為硅基片，所述第二基片（2）為高阻硅基片，在第一基片（1）上開有用于輻射的第一輻射槽（4）和第二輻射槽（5），在第一基片（1）上還開有用于放置饋電探針的探針槽（6），所述第一輻射槽（4）、第二輻射槽（5）和探針槽（6）均為通透槽體，在第一基片（1）和第三基片（3）的外表面任意位置均敷設有金屬，在第二基片（2）上設有終端短路的基片集成波導（8）和貼片結構（9），所述貼片結構（9）的上表面設有金屬片，在第二基片（2）上表面刻有共面波導饋電電路（7），在第二基片（2）上還設有通孔，所述第二基片（2）的上下表面和通孔內壁敷設有金屬，所述第一輻射槽（4）和第二輻射槽（5）位于基片集成波導（8）的上方，所述第一輻射槽（4）和第二輻射槽（5）由空氣介質填充的基片集成波導（8）激勵，所述基片集成波導（8）由貼片結構（9）激勵。

【技術特征摘要】
1.一種寬帶空氣介質天線單元，其特征是：該天線單元包括自上而下依次羅列布置的第一基片（1）、第二基片（2）和第三基片（3），所述的三個基片上下對正，所述的三個基片的截面均為長方形形狀，所述第一基片（1）和第三基片（3）為硅基片，所述第二基片（2）為高阻硅基片，在第一基片（1）上開有用于輻射的第一輻射槽（4）和第二輻射槽（5），在第一基片（1）上還開有用于放置饋電探針的探針槽（6），所述第一輻射槽（4）、第二輻射槽（5）和探針槽（6）均為通透槽體，在第一基片（1）和第三基片（3）的外表面任意位置均敷設有金屬，在第二基片（2）上設有終端短路的基片集成波導（8）和貼片結構（9），所述貼片結構（9）的上表面設有金屬片，在第二基片（2）上表面刻有共面波導饋電電路（7），在第二基片（2）上還設有通孔，所述第二基片（2）的上下表面和通孔內壁敷設有金屬，所述第一輻射槽（4）和第二輻射槽（5）...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉培欽，常樂，張志軍，王紹東，趙永志，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第十三研究所，清華大學，
類型：發明
國別省市：河北;13