CN212011276U - 基于csiw技术的低剖面超宽带h面喇叭天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于CSIW技术的低剖面超宽带H面喇叭天线。属于微波射频天线领域；本实用新型具有超宽带、低剖面特性的H面喇叭天线，工作于5.3‑19GHz，具有良好的阻抗匹配和辐射特性，且结构简单易于加工，可装载于导体平台，本实用新型实现113％的工作带宽(5.3‑19GHz)，较现有天线具有更薄的厚度和更宽的带宽，其中CSIW技术采用长度为四分之一波长的开路微带短截线来替代SIW结构中的金属通孔的技术，实现更简洁的结构和更优异的性能，另外本实用新型采用圆弧形喇叭口径实现低剖面超宽带H平面喇叭天线与自由空间的平滑过渡，获得宽频带并提高辐射方向图前后比；本实用新型设计的天线能扩展到高频阶段使用。
Description
技术领域
本实用新型专利属于微波射频天线领域，应用于卫星广播、雷达预警的通信***、无人机探测***、导弹制导等。
背景技术
目前无线通信是一种利用电磁波信号能够在自由空间中传播的特性进行信息交换的通信方式，主要包括微波通信和卫星通信。在近些年的信息通信领域中，发展最快、应用最广的就是无线通信技术，天线在无线通信领域中起着重要作用，是无线***的核心部件。宽带天线技术因其具有高速率、低功耗、低成本等优点成为最具有发展力的技术之一。宽带天线技术早期主要应用于军事领域，近年来逐渐被引入民用领域，在实际生活的应用主要集中在雷达***与通信领域并有着广泛的应用。随着无线通信业务种类的增加以及通信容量的提高，为了满足各种商用和军用无线设备的发展要求，人们对重量轻、结构灵活、剖面低且易于集成的天线需求也变得强烈。为了适应未来无线通信的发展，我们对天线的形状结构、性能参数、装配方法、尺寸规格等要求也愈发高。天线不仅要追求宽频带的特性，同时还要兼顾到小型化，天线装配和带内方向图稳定性等诸多问题。现代卫星广播、手机平台的通信***、无人机探测***等等越来越倚重于低剖面、宽带天线。因此，具有超宽带、低剖面等特性是天线的潜在发展趋势。
喇叭天线以其具有阻抗带宽、增益适中、结构简单等诸多优点而得到广泛应用。在过去的几年里，基于SIW技术的H面喇叭天线，由于其外形剖面较低、结构平坦而引起人们的关注，并且已经取得了很大的发展。近几年来，波纹基片集成波导(CSIW)技术引起了人们的兴趣。传统矩形波导可以通过CSIW技术实现平面结构，更好地兼容现有的平面加工技术，这一特性使得CSIW技术结合了传统金属波导和平面波导的优点。CSIW技术与SIW技术相比，性能相关，结构更简单，更容易实现。因此，基于CSIW技术的H面喇叭天线具有很大的研究意义。
实用新型内容
本实用新型的目的是实用新型了一个基于CSIW技术的具有超宽带、低剖面特性的超宽带H面喇叭天线，其工作频带为5.3-19GHz，具有良好的阻抗匹配和辐射特性，并且结构简单易于加工，可装载于导体平台。
本实用新型的技术方案是：基于CSIW技术的低剖面超宽带H面喇叭天线，所述的低剖面超宽带H面喇叭天线包括50Ω的微带线、微带线到CSIW的连接处、CSIW结构及圆弧形口径H面喇叭天线。
所述的低剖面超宽带H面喇叭天线采用同轴线进行馈电，两者之间通过SMA 接头连接；
在所述微带线的末端与其下方的介质板的边缘之间设有一个缝隙，在所述缝隙上开设有一个半圆柱型的孔；所述半圆柱型孔的直径与SMA接头的介质层的直径的大小相同。
采用开路短截线替代CSIW结构中的金属柱，所述开路短截线包括波导段和喇叭展开两个部分，上述两者形成电壁。
采用圆弧形喇叭口径实现低剖面超宽带H面喇叭天线与自由空间的平滑过渡，获得宽频带并提高辐射方向图前后比。
根据低剖面超宽带H面喇叭天线的轴向长度和口径长度之间的经验公式计算天线尺寸，得到最优增益。
本实用新型的有益效果是：
(1)、本实用新型选用厚度为3.175mm，介电常数为2.2的Rogers 5880作为介质基板，采用CSIW技术，实现113％的工作带宽(5.3-19GHz)，较现有天线具有更薄的厚度和更宽的带宽；(2)、CSIW采用长度为四分之一波长的开路短截线替代CSIW结构中的金属柱子，实现更简洁的结构和更优异的性能；(3)、本实用新型采用圆弧形口径平滑喇叭口径与自由空间的凸变，并提高天线辐射方向图的前后比，实现具有稳定方向图的宽带H面喇叭天线；(4)、本实用新型设计的天线能扩展到高频阶段使用。
附图说明
图1是本实用新型CSIW的实物图；
图2是本实用新型CSIW的几何结构示意图；
图2是本实用新型CSIW结构的传输特性结构图，
图3是(a)本实用新型中基于CSIW技术的H面喇叭天线的俯视图，(b)是侧视图；
图4本实用新型中基于CSIW的H面喇叭天线的驻波比示意图，
图5本实用新型中CSIW喇叭天线的增益结果示意图，
图6本实用新型中天线远场归一化方向图；
图7本实用新型中天线方向图的旁瓣电平和前后比示意图。
具体实施方式
本实用新型；基于CSIW技术的低剖面超宽带H面喇叭天线，所述的低剖面超宽带H面喇叭天线包括50Ω的微带线、微带线到CSIW的连接处、CSIW结构及圆弧形口径H面喇叭天线。
所述的低剖面超宽带H面喇叭天线采用同轴线进行馈电，两者之间通过SMA 接头连接；
在所述微带线的下方连接有介质板，在所述微带线的末端与介质板的边缘之间设有一个缝隙，在所述缝隙上开设有一个半圆柱型的孔；所述半圆柱型孔的直径与SMA接头的介质层的直径的大小相同，
在所述SMA接头的外壁上包裹有金属材料。
采用开路短截线替代CSIW结构中的金属柱子，其包括波导段和喇叭展开两个部分，从而形成电壁。
根据低剖面超宽带H面喇叭天线的轴向长度和口径长度之间的经验公式计算天线尺寸，得到最优增益。
采用圆弧形喇叭口径实现低剖面超宽带H面喇叭天线与自由空间的平滑过渡，获得宽频带并提高辐射方向图前后比。
其中，所述半圆柱型孔的直径与SMA接头的介质层的直径的大小相同，这样就方便用于SMA接头的嵌入装置。
其中标准SMA接头的填充的介质的圆柱直径为4.1mm，其外部被金属包裹；而微带线的宽度为10mm，若微带线直接与SMA接头相连，会发生短路的现象；考虑到这个问题，因此在所述微带线的末端与介质板的边缘之间设有一个缝隙，在所述缝隙上开设有一个半圆柱型的孔；半圆柱型孔的直径和SMA接头的介质直径一致，用于SMA接头的嵌入装置。
图2为基于CSIW的低剖面超宽带H面喇叭天线的工程结构图；可知，低剖面超宽带H面喇叭天线包括50Ω的微带线、微带线到CSIW的连接处、CSIW 结构及圆弧形口径H面喇叭天线；在所述微带线的下方连接有介质板，在所述微带线的末端与介质板的边缘之间设有一个缝隙，在所述缝隙上开设有一个半圆柱型的孔；所述半圆柱型孔的直径与SMA接头的介质层的直径的大小相同；用于SMA接头的嵌入装置。本实用新型专利的说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知内容。
Claims (4)
1.基于CSIW技术的低剖面超宽带H面喇叭天线，其特征在于，所述的低剖面超宽带H面喇叭天线包括50Ω的微带线、微带线到CSIW的连接处、CSIW结构及圆弧形口径H面喇叭天线；
所述的低剖面超宽带H面喇叭天线采用同轴线进行馈电，两者之间通过SMA接头连接；
在所述微带线的末端与其下方的介质板的边缘之间设有一个缝隙，在所述缝隙上开设有一个半圆柱型的孔；所述半圆柱型孔的直径与SMA接头的介质层的直径的大小相同。
2.基于CSIW技术的低剖面超宽带H面喇叭天线，其特征在于，采用开路短截线替代CSIW结构中的金属柱，所述开路短截线包括波导段和喇叭展开两个部分，上述两者形成电壁。
3.基于CSIW技术的低剖面超宽带H面喇叭天线，其特征在于，采用圆弧形喇叭口径实现低剖面超宽带H面喇叭天线与自由空间的平滑过渡，获得宽频带并提高辐射方向图前后比。
4.基于CSIW技术的低剖面超宽带H面喇叭天线，其特征在于，根据低剖面超宽带H面喇叭天线的轴向长度和口径长度之间的经验公式计算天线尺寸，得到最优增益。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201922020544.5U CN212011276U (zh) | 2019-11-21 | 2019-11-21 | 基于csiw技术的低剖面超宽带h面喇叭天线 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family
ID=73412393
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Country Status (1)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111029779A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-04-17 | 南京信息工程大学 | 基于csiw技术的低剖面超宽带h面喇叭天线 |
| CN116093569A (zh) * | 2022-09-09 | 2023-05-09 | 北京邮电大学 | 微带线与矩形波导的转换装置 |
| US12034234B2 (en) | 2021-12-29 | 2024-07-09 | Beijing Boe Technology Development Co., Ltd. | Antenna and electronic apparatus |
-
2019
- 2019-11-21 CN CN201922020544.5U patent/CN212011276U/zh active Active
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| CN116093569A (zh) * | 2022-09-09 | 2023-05-09 | 北京邮电大学 | 微带线与矩形波导的转换装置 |
| CN116093569B (zh) * | 2022-09-09 | 2023-09-29 | 北京邮电大学 | 微带线与矩形波导的转换装置 |
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