CN108306087B - 一种双频传输线及其双频漏波天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种双频传输线及其双频漏波天线，双频传输线包括：从上至下依次设置的上层介质基片以及下层介质基片；所述下层介质基片集成有金属层；所述上层介质基片设置有基片集成波导；其中，所述基片集成波导包括集成于所述上层介质基片的金属条带以及蚀刻于所述金属条带两侧上的金属化孔，位于所述金属条带两侧上的金属化孔分别沿所述金属条带两端进行延伸。本发明能够同时工作于微波毫米波频段并且拥有大频率比。

Description

一种双频传输线及其双频漏波天线
技术领域
本发明涉及电子及通信信息领域，特别是涉及一种双频传输线及其双频漏波天线。
背景技术
在现代的无线通信***中，双频或者多频天线扮演着至关重要的角色，因其可以节省天线所占用的空间，从而对减小整个天线***的尺寸起着一定的作用。现在大量无线设备的工作频段仅仅被设计在低频的微波频段，但是随着当代毫米波技术的快速发展，微波毫米波将会被同时应用在无线通讯中，使设备获得更好地性能。因此，能同时工作于微波毫米波频段的天线单元对未来的这些应用来说，将会成为一个很好的选择。漏波天线因其独特的波束扫描特性以及简单的馈电结构，一直是科研人员研究的热点。近年来，通过利用平面传输线(微带线、基片集成波导)，各式各样的漏波天线被设计出来。这些漏波天线拥有低剖面、易集成、低成本等优点，被广泛的应用于无线设备，目前，漏波天线也将被应用在第五代(5G)移动通信中，虽然现在已经设计出双频的漏波天线，但是它们两个工作频段间的频率比仅仅在2左右，甚至小于2。
因此，设计一种大频率比的双频漏波天线，对无线应用来说有着重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双频传输线及其双频漏波天线，能够同时工作于微波毫米波频段并且拥有大频率比。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：一种双频传输线，包括从上至下依次设置的上层介质基片以及下层介质基片；
所述下层介质基片集成有金属层；
所述上层介质基片集成有基片集成波导；其中，
所述基片集成波导包括集成于所述上层介质基片的金属条带以及蚀刻于所述金属条带两侧上的金属化孔，位于所述金属条带两侧上的金属化孔分别沿所述金属条带两端进行延伸。
优选地，所述上层介质基片的厚度小于所述下层介质基片。
优选地，所述金属条带的两端均设置有馈电结构，所述馈电结构包括
用于低频馈电的第一端口以及第二端口；
用于高频馈电的第三端口以及第四端口。
优选地，所述第一端口输入能量传输至所述第二端口，进而馈入所述双频传输线。
优选地，所述第三端口输入能量传输至所述第四端口，进而馈入所述双频传输线。
一种双频漏波天线，包括从上至下依次设置的上层介质基片以及下层介质基片；
所述下层介质基片集成有金属层；
所述上层介质基片设置有基片集成波导；其中，
所述基片集成波导包括集成于所述上层介质基片的金属条带以及蚀刻于所述金属条带两侧上的金属化孔，位于所述金属条带两侧上的金属化孔分别沿所述金属条带两端进行延伸；
所述金属条带中部蚀刻有呈周期性排列并沿所述金属条带两端进行延伸的缝隙阵列；
所述上层介质基片底部或下层介质基片顶部上蚀刻有贴片阵列，所述贴片阵列位于所述基片集成波导两侧。
优选地，所述上层介质基片的厚度小于所述下层介质基片。
优选地，所述金属条带的两端均设置有馈电结构，所述馈电结构包括
用于低频馈电的第一端口以及第二端口；
用于高频馈电的第三端口以及第四端口。
优选地，所述第一端口输入能量传输至所述第二端口，进而馈入所述双频漏波天线。
优选地，所述第三端口输入能量传输至所述第四端口，进而馈入所述双频漏波天线。
本发明的有益效果如下：
本发明所述技术方案具有原理明确、设计简单的优点，可同时工作于微波以及毫米波频段，拥有大频率比，并且可以通过改变上层介质基片的介电常数来灵活的调节两个工作频段间的频率比，结构紧凑，集成度高且易于加工实现。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本实施例中上层介质基片以及下层介质基片的结构示意图；
图2示出本实施例中缝隙阵列以及金属化孔的结构示意图；
图3示出本实施例中馈电结构的结构示意图；
图4示出本实施例中双频传输线的S参数结果测试图；
图5示出本实施例中双频传输线的传播常数结果测试图；
图6示出本实施例中双频漏波天线的S参数结果测试图；
图7示出本实施例中双频漏波天线在低频时主波束可扫描角度测试图；
图8示出本实施例中双频漏波天线在高频时主波束可扫描角度测试图。
图中：1、上层介质基片；2、下层介质基片；3、金属条带；4、金属化孔；5、金属层；6、第一端口；7、第二端口；8、第三端口；9、第四端口；10、缝隙阵列；11、贴片阵列。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
一种双频传输线，包括从上至下依次设置的上层介质基片1以及下层介质基片2，且上层介质基片1的厚度小于下层介质基片2，下层介质基片2上集成有金属层5，上层介质基片1上设置有基片集成波导，基片集成波导包括集成在上层介质基片1上的金属条带3以及蚀刻在金属条带3两侧的金属化孔4，并且位于金属条带3两侧上的金属化孔4分别沿金属条带3两端进行延伸，双频传输线上还设置有馈电结构，馈电结构分别位于金属条带3的两端，馈电结构包括用于低频馈电的第一端口6以及第二端口7；用于高频馈电的第三端口8以及第四端口9。第一端口6输入能量传输至第二端口7，进而馈入双频传输线；第三端口8输入能量传输至第四端口9，进而馈入双频传输线。
通过集成于上层介质基片1的金属条带3和金属化孔4构成的基片集成波导来传输TE10模，并工作于高频；基片集成波导与集成有金属层5的下层介质基片2构成传统的微带传输线来传输TEM模，并工作于低频，使得双频传输线能够同时传输微波以及毫米波。
双频传输线不仅能同时传输微波以及毫米波，而且拥有大频率比，所以可以基于双频传输线的结构来设计一种双频漏波天线，包括在集成于基片集成波导上的金属条带3上蚀刻周期性的缝隙阵列10，并与基片集成波导一起构成工作于高频的漏波天线；在上层介质基片1底部或下层介质基片2顶部上蚀刻位于基片集成波导两侧的贴片阵列11，并与上述的微带传输线构成工作于低频的漏波天线。
下面通过网络分析仪对本实施例所述的双频传输线进行测试，从图4中双频传输线的S参数以及图5中的传播常数结果可以看出本实施例所述的双频传输线具有很好的传输宽带和低损耗特性，以及双频传输线的传播常数和高频宽带受上层介质基片11的介电常数的影响，通过图6所示可得本实施例所述的双频漏波天线的S参数结果，从测试结果可以看出该设计在5.6GHz至8.6GHz、35GHz至40GHz频带范围内|S11|低于-10dB，同时各自的***损耗|S21|不大于-6db和-25db，从图7中可知，本实施例所述的双频漏波天线在低频时主波束可扫描角度范围为-64度至0度，从图8中可知，本实施例所述的双频漏波天线在高频时主波束的扫描角度范围为11度至70度。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种双频传输线，其特征在于，包括从上至下依次设置的上层介质基片(1)以及下层介质基片(2)；
所述下层介质基片(2)集成有金属层(5)；
所述上层介质基片(1)集成有基片集成波导；其中，
所述基片集成波导包括集成于所述上层介质基片(1)的金属条带(3)以及蚀刻于所述金属条带(3)两侧上的金属化孔(4)，位于所述金属条带(3)两侧上的金属化孔(4)分别沿所述金属条带(3)两端进行延伸；
通过集成于上层介质基片(1)的金属条带(3)和金属化孔(4)构成的基片集成波导来实现工作于高频；
通过基片集成波导与集成有金属层(5)的下层介质基片(2)构成微带传输线来实现工作于低频；
所述金属条带(3)的两端均设置有馈电结构，所述馈电结构包括
用于低频馈电的第一端口(6)以及第二端口(7)；
用于高频馈电的第三端口(8)以及第四端口(9)。
2.根据权利要求1所述的双频传输线，其特征在于，所述上层介质基片(1)的厚度小于所述下层介质基片(2)。
3.根据权利要求1所述的双频传输线，其特征在于，所述第一端口(6)输入能量传输至所述第二端口(7)，进而馈入所述双频传输线。
4.根据权利要求1所述的双频传输线，其特征在于，所述第三端口(8)输入能量传输至所述第四端口(9)，进而馈入所述双频传输线。
5.一种双频漏波天线，其特征在于，包括从上至下依次设置的上层介质基片(1)以及下层介质基片(2)；
所述下层介质基片(2)集成有金属层(5)；
所述上层介质基片(1)设置有基片集成波导；其中，
所述基片集成波导包括集成于所述上层介质基片(1)的金属条带(3)以及蚀刻于所述金属条带(3)两侧上的金属化孔(4)，位于所述金属条带(3)两侧上的金属化孔(4)分别沿所述金属条带(3)两端进行延伸；
所述金属条带(3)中部蚀刻有呈周期性排列并沿所述金属条带(3)两端进行延伸的缝隙阵列(10)；
所述上层介质基片(1)底部或下层介质基片(2)顶部上蚀刻有贴片阵列(11)，所述贴片阵列(11)位于所述基片集成波导两侧；
通过集成于上层介质基片(1)的金属条带(3)和金属化孔(4)构成的基片集成波导来实现工作于高频；
通过基片集成波导与集成有金属层(5)的下层介质基片(2)构成微带传输线来实现工作于低频。
6.根据权利要求5所述的一种双频漏波天线，其特征在于，所述上层介质基片(1)的厚度小于所述下层介质基片(2)。
7.根据权利要求5所述的一种双频漏波天线，其特征在于，所述金属条带(3)的两端均设置有馈电结构，所述馈电结构包括
用于低频馈电的第一端口(6)以及第二端口(7)；
用于高频馈电的第三端口(8)以及第四端口(9)。
8.根据权利要求7所述的一种双频漏波天线，其特征在于，所述第一端口(6)输入能量传输至所述第二端口(7)，进而馈入所述双频漏波天线。
9.根据权利要求7所述的一种双频漏波天线，其特征在于，所述第三端口(8)输入能量传输至所述第四端口(9)，进而馈入所述双频漏波天线。
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