专利摘要

一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线，它涉及一种阵列天线，具体涉及一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线。本发明为了解决现有缝隙天线阵列带宽较小，导致其应用范围受限的问题。本发明底金属层、第一介质板、第一脊金属层、第二脊金属层、第二介质板和缝金属层，底金属层、第一介质板、第一脊金属层、第二脊金属层、第二介质板、缝金属层由下至上依次叠加设置。本发明用于无线电通信领域。

权利要求

1.一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线，其特征在于：所述一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线包括底金属层（1）、第一介质板（2）、第一脊金属层（3）、第二脊金属层（4）、第二介质板（5）和缝金属层（6），第一介质板（2）和第二介质板（5）均是长方形板，第一脊金属层（3）是长方形金属薄片，底金属层（1）、第一介质板（2）、第一脊金属层（3）、第二脊金属层（4）、第二介质板（5）、缝金属层（6）由下至上依次叠加设置，第一脊金属层（3）位于第一介质板（2）的中部，且第一脊金属层（3）沿长度方向中心线与第一介质板（2）沿长度方向中心线重合，底金属层（1）下表面的两侧边缘和一端边缘分别各设有一排第一金属化过孔（7），三排第一金属化过孔（7）形成一个门字形框体，每个第一金属化过孔（7）由下至上依次穿过底金属层（1）、第一介质板（2），第一脊金属层（3）上表面的两侧边缘和两端边缘分别各设有一排第二金属化过孔（8），四排第二金属化过孔（8）形成一个长方形框体，所述长方形框体一端短边上的每个第二金属化过孔（8）均与相对应的一个第一金属化过孔（7）连通，所述长方形框体长边上的第二金属化过孔（8）由上至下依次穿过第一脊金属层（3）、第一介质板（2）、底金属层（1），所述长方形框体另一端短边上的第二金属化过孔（8）由上至下依次穿过第一脊金属层（3）、第一介质板（2）、底金属层（1），缝金属层（6）上表面两侧的边缘沿长度方向分别各设有一排第三金属化过孔（9），每个第三金属化过孔（9）由上至下依次穿过缝金属层（6）、第二介质板（5），缝金属层（6）上表面一端的边缘沿宽度方向设有一排第四金属化过孔（10），每个第四金属化过孔（10）由上至下依次穿过缝金属层（6）、第二介质板（5），第二脊金属层（4）下表面一端的边缘设有一排第五金属化过孔（11），每个第五金属化过孔（11）与相对应一个第四金属化过孔（10）连通，第二脊金属层（4）分为长方形区域（4-1）、梯形区域（4-2）和长条形区域（4-3），第二脊金属层（4）的长方形区域（4-1）另一端通过梯形区域（4-2）和长条形区域（4-3）与第二介质板（5）另一端的边缘连接，缝金属层（6）上表面的中部均布设有第一长条形缝隙（12）、第二长条形缝隙（13）、第三长条形缝隙（14）和第四长条形缝隙（15），第一长条形缝隙（12）与第二长条形缝隙（13）呈一字型设置，第三长条形缝隙（14）和第四长条形缝隙（15）呈一字型设置，第一长条形缝隙（12）、第二长条形缝隙（13）、第三长条形缝隙（14）、第四长条形缝隙（15）沿长度方向的中心线均与缝金属层（6）沿长度方向的中心线平行。

2.根据权利要求1所述一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线，其特征在于：底金属层（1）的长度为110mm，底金属层（1）的宽度为42mm，底金属层（1）的厚度为0.017mm～0.035mm。

3.根据权利要求1或2所述一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线，其特征在于：第一介质板（2）的长度为110mm，第一介质板（2）的宽度为42mm，第一介质板（2）的厚度为1.45mm～1.53mm，第一介质板（2）的介电常数为4.4～4.6。

4.根据权利要求3所述一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线，其特征在于：第一脊金属层（3）的长度为110mm，第一脊金属层（3）的宽度为22mm，第一脊金属层（3）的厚度为0.017mm～0.035mm。

5.根据权利要求1所述一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线，其特征在于：第二脊金属层（4）的厚度为0.017mm～0.035mm，第二脊金属层（4）的长方形区域（4-1）的长度为110mm，第二脊金属层（4）的长方形区域（4-1）的宽度为22mm，第二脊金属层（4）的梯形区域（4-2）的长底边的长度为22mm，第二脊金属层（4）的梯形区域（4-2）的短底边的长度为3mm，第二脊金属层（4）的梯形区域（4-2）的高度为15mm，第二脊金属层（4）的长条形区域（4-3）的宽度为3mm，第二脊金属层（4）的长条形区域（4-3）的长度为30mm。

6.根据权利要求3所述一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线，其特征在于：第二介质板（5）的长度为140mm，第二介质板（5）的宽度为42mm，第二介质板（5）的厚度为2.9mm～3.1mm，第二介质板（5）的介电常数为4.4～4.6。

7.根据权利要求3所述一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线，其特征在于：缝金属层（6）的长度为140mm，缝金属层（6）的宽度为42mm，缝金属层（6）的厚度为0.017mm～0.035mm。

8.根据权利要求1所述一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线，其特征在于：第一金属化过孔（7）的直径为1.5mm，第二金属化过孔（8）的直径为1.5mm，第三金属化过孔（9）的直径为1.5mm，第四金属化过孔（10）的直径为1.5mm，第五金属化过孔（11）的直径为1.5mm，相邻两个第一金属化过孔（7）之间的中心距为2.5mm，相邻两个第二金属化过孔（8）之间的中心距为2.5mm，相邻两个第三金属化过孔（9）之间的中心距为2.5mm，相邻两个第四金属化过孔（10）之间的中心距为2.5mm，相邻两个第五金属化过孔（11）之间的距离为2.5mm。

9.根据权利要求1所述一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线，其特征在于：第一长条形缝隙（12）、第二长条形缝隙（13）、第三长条形缝隙（14）、第四长条形缝隙（15）的宽度均为3.5mm，第一长条形缝隙（12）、第二长条形缝隙（13）、第三长条形缝隙（14）、第四长条形缝隙（15）的长度均为25mm，第一长条形缝隙（12）沿宽度方向中心线与第二长条形缝隙（13）沿宽度方向中心线之间的距离（L1）为30mm，第一长条形缝隙（12）沿长度方向中心线与第三长条形缝隙（14）沿长度方向中心线之间的距离（L2）为22.5mm，第一长条形缝隙（12）沿宽度方向中心线与缝金属层（6）一端的边缘之间的距离（L3）为43.5mm，第三长条形缝隙（14）靠近缝金属层（6）一端的短边与缝金属层（6）一端的边缘之间的距离（L4）为46mm。

说明书

技术领域

本发明涉及一种阵列天线，具体涉及一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线。

背景技术

基片集成波导由于具有损耗小、剖面低、尺寸小、重量轻的特点，近年来受到了广泛的关注，研究者研制出了许多基于这种波导的缝隙天线阵列。但是这类天线的带宽一般不超过5%，使其应用受限，因此，有研究者提出了基于加脊基片集成波导的缝隙阵列天线，将天线的带宽提高至8.5%（频率为24.85-27.05GHz），但是带宽还是较低。

发明内容

本发明为解决现有缝隙阵列天线带宽较小，导致其应用范围受限的问题，进而提出一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括底金属层、第一介质板、第一脊金属层、第二脊金属层、第二介质板和缝金属层，第一介质板和第二介质板均是长方形板，第一脊金属层是长方形金属薄片，底金属层、第一介质板、第一脊金属层、第二脊金属层、第二介质板、缝金属层由下至上依次叠加设置，第一脊金属层位于第一介质板的中部，且第一脊金属层沿长度方向中心线与第一介质板沿长度方向中心线重合，底金属层下表面的两侧边缘和一端边缘分别各设有一排第一金属化过孔，三排第一金属化过孔形成一个门字形框体，每个第一金属化过孔由下至上依次穿过底金属层、第一介质板，第一脊金属层上表面的两侧边缘和两端边缘分别各设有一排第二金属化过孔，四排第二金属化过孔形成一个长方形框体，所述长方形框体一端短边上的每个第二金属化过孔均与相对应的一个第一金属化过孔连通，所述长方形框体长边上的第二金属化过孔由上至下依次穿过第一脊金属层、第一介质板、底金属层，所述长方形框体另一端短边上的第二金属化过孔由上至下依次穿过第一脊金属层、第一介质板、底金属层，缝金属层上表面两侧的边缘沿长度方向分别各设有一排第三金属化过孔，每个第三金属化过孔由上至下依次穿过缝金属层、第二介质板，缝金属层上表面一端的边缘沿宽度方向设有一排第四金属化过孔，每个第四金属化过孔由上至下依次穿过缝金属层、第二介质板，第二脊金属层下表面一端的边缘设有一排第五金属化过孔，每个第五金属化过孔与相对应一个第四金属化过孔连通，第二脊金属层分为长方形区域、梯形区域和长条形区域，第二脊金属层的长方形区域另一端通过梯形区域和长条形区域与第二介质板另一端的边缘连接，缝金属层上表面的中部均布设有第一长条形缝隙、第二长条形缝隙、第三长条形缝隙和第四长条形缝隙，第一长条形缝隙与第二长条形缝隙呈一字型设置，第三长条形缝隙和第四长条形缝隙呈一字型设置，第一长条形缝隙、第二长条形缝隙、第三长条形缝隙、第四长条形缝隙沿长度方向的中心线均与缝金属层沿长度方向的中心线平行。

本发明的有益效果是：仿真结果表明，本发明具有12.8%的阻抗带宽（频率为4.4-5GHz），本发明具有良好的定向辐射特性，带内增益为7.8dBi，本发明为印刷型天线，具有剖面低、重量轻、易于集成、带宽较宽及增益较高的特点，可以广泛应用在相应频段的移动通信设备中。如果需要更高的增益，可以在本发明的基础上按照本发明的缝隙布置方式成对地增加缝隙数量，从而缩短天线设计的周期。

附图说明

图1是本发明的背面俯视图，图2是本发明的正面俯视图，图3是本发明横截面示意图，图4是第二脊金属层所在平面俯视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线包括底金属层1、第一介质板2、第一脊金属层3、第二脊金属层4、第二介质板5和缝金属层6，第一介质板2和第二介质板5均是长方形板，第一脊金属层3是长方形金属薄片，底金属层1、第一介质板2、第一脊金属层3、第二脊金属层4、第二介质板5、缝金属层6由下至上依次叠加设置，第一脊金属层3位于第一介质板2的中部，且第一脊金属层3沿长度方向中心线与第一介质板2沿长度方向中心线重合，底金属层1下表面的两侧边缘和一端边缘分别各设有一排第一金属化过孔7，三排第一金属化过孔7形成一个门字形框体，每个第一金属化过孔7由下至上依次穿过底金属层1、第一介质板2，第一脊金属层3上表面的两侧边缘和两端边缘分别各设有一排第二金属化过孔8，四排第二金属化过孔8形成一个长方形框体，所述长方形框体一端短边上的每个第二金属化过孔8均与相对应的一个第一金属化过孔7连通，所述长方形框体长边上的第二金属化过孔8由上至下依次穿过第一脊金属层3、第一介质板2、底金属层1，所述长方形框体另一端短边上的第二金属化过孔8由上至下依次穿过第一脊金属层3、第一介质板2、底金属层1，缝金属层6上表面两侧的边缘沿长度方向分别各设有一排第三金属化过孔9，每个第三金属化过孔9由上至下依次穿过缝金属层6、第二介质板5，缝金属层6上表面一端的边缘沿宽度方向设有一排第四金属化过孔10，每个第四金属化过孔10由上至下依次穿过缝金属层6、第二介质板5，第二脊金属层4下表面一端的边缘设有一排第五金属化过孔11，每个第五金属化过孔11与相对应一个第四金属化过孔10连通，第二脊金属层4分为长方形区域4-1、梯形区域4-2和长条形区域4-3，第二脊金属层4的长方形区域4-1另一端通过梯形区域4-2和长条形区域4-3与第二介质板5另一端的边缘连接，缝金属层6上表面的中部均布设有第一长条形缝隙12、第二长条形缝隙13、第三长条形缝隙14和第四长条形缝隙15，第一长条形缝隙12与第二长条形缝隙13呈一字型设置，第三长条形缝隙14和第四长条形缝隙15呈一字型设置，第一长条形缝隙12、第二长条形缝隙13、第三长条形缝隙14、第四长条形缝隙15沿长度方向的中心线均与缝金属层6沿长度方向的中心线平行。

具体实施方式二：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线的底金属层1的长度为110mm，底金属层1的宽度为42mm，底金属层1的厚度为0.017mm～0.035mm。

本实施方式的技术效果是：长度与宽度的设置能够尽量减小天线的面积，实现天线的小型化，而金属层的厚度的设置则能够在保证减小电阻损耗。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线的第一介质板2的长度为110mm，第一介质板2的宽度为42mm，第一介质板2的厚度为1.45mm～1.53mm，第一介质板2的相对介电常数为4.4～4.6。

本实施方式的技术效果是：介质板选择了常见的FR-4型基片材料，这种材料的相对介电常数较大，便于实现天线小型化；另外所选取的厚度尺寸也是常见的FR-4型板材的尺寸，便于天线的批量生产。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线的第一脊金属层3的长度为110mm，第一脊金属层3的宽度为22mm，第一脊金属层3的厚度为0.017mm～0.035mm。

本实施方式的技术效果是：第一脊金属层的宽度选取为波导长边（42mm）的一半左右，这种尺寸结合介质板的厚度可以实现较低的截止频率，便于实现天线的小型化。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线的第二脊金属层4的厚度为0.017mm～0.035mm，第二脊金属层4的长方形区域4-1的长度为110mm，第二脊金属层4的长方形区域4-1的宽度为22mm，第二脊金属层4的梯形区域4-2的长底边的长度为22mm，第二脊金属层4的梯形区域4-2的高度为15mm，第二脊金属层4的梯形区域4-2的短底边的长度为3mm，第二脊金属层4的长条形区域4-3的宽度为3mm，第二脊金属层4的长条形区域4-3的长度为30mm。

本实施方式的技术效果是：第二脊金属层的长方形区域与第一脊金属层紧密连接在一起，并从第二脊金属层引出了梯形区域的馈线过渡段及长条形的馈线，因此可以保证给整个天线馈电的可靠性和有效性。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线的第二介质板5的长度为140mm，第二介质板5的宽度为42mm，第二介质板5的厚度为2.9mm～3.1mm，第二介质板5的相对介电常数为4.4～4.6。

本实施方式的技术效果是：第二介质板的厚度选取为第一介质板厚度的2倍左右，这种厚度的选取能够保证介质集成脊波导的截止频率较低，便于天线的小型化，另外还能够提高天线的功率容量。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式七：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线的缝金属层6的长度为140mm，缝金属层6的宽度为42mm，缝金属层6的厚度为0.017mm～0.035mm。

本实施方式的技术效果是：缝金属层除了利用它上面的缝隙辐射电磁波以外，还充当了第二脊金属层馈电部分的地板，使得天线集成化的程度增强。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式八：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线的第一金属化过孔7的直径为1.5mm，第二金属化过孔8的直径为1.5mm，第三金属化过孔9的直径为1.5mm，第四金属化过孔10的直径为1.5mm，第五金属化过孔11的直径为1.5mm，第六金属化过孔16的直径为1.5mm，相邻两个第一金属化过孔7之间的中心距为2.5mm，相邻两个第二金属化过孔8之间的中心距为2.5mm，相邻两个第三金属化过孔9之间的中心距为2.5mm，相邻两个第四金属化过孔10之间的中心距为2.5mm，相邻两个第五金属化过孔11之间的距离为2.5mm，相邻两个第六金属化过孔16之间的距离为2.5mm。

本实施方式的技术效果是：相对较大的金属化过孔和相对较小的孔间距能够使得天线的可靠性提高，并能有效地降低波导的辐射损耗，提高天线效率。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式九：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线的第一长条形缝隙12、第二长条形缝隙13、第三长条形缝隙14、第四长条形缝隙15的宽度均为3.5mm，第一长条形缝隙12、第二长条形缝隙13、第三长条形缝隙14、第四长条形缝隙15的长度均为25mm，第一长条形缝隙12沿宽度方向中心线与第二长条形缝隙13沿宽度方向中心线之间的距离L1为30mm，第一长条形缝隙12沿长度方向中心线与第三长条形缝隙14沿长度方向中心线之间的距离L2为22.5mm，第一长条形缝隙12沿宽度方向中心线与缝金属层6一端的边缘之间的距离L3为43.5mm，第三长条形缝隙14靠近缝金属层6一端的短边与缝金属层6一端的边缘之间的距离L4为46mm。

本实施方式的技术效果是：缝隙的宽度值的选取对天线带宽的提高有一定的帮助，缝隙间距L1和L2的选取则分别使天线的辐射特性和阻抗特性得到优化，参数L3和L4的选取则使天线达到的小型化。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

一种基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。