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专利号: 2022105283800
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2025-12-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基片集成波导馈电的微带贴片滤波天线阵列,包括自下而上依次层叠设置的下金属地板(9)、下介质基板(5)、上金属地板(4)及上介质基板(2),其特征在于,所述上介质基板(2)上表面设置四个正方形微带贴片(1);所述四个正方形微带贴片(1)关于上介质基板(2)的中心线对称阵列设置;所述下金属地板(9)的一侧沿着x轴方向刻蚀出两条宽度相等的窄缝隙(8);所述下金属地板(9)的中心线上设置微带馈线(7);所述微带馈线(7)位于两条宽度相等的窄缝隙(8)的中间;所述上金属地板(4)刻蚀有四个尺寸相同且相邻中心间距相等的矩形耦合缝隙(3);所述四个正方形微带贴片(1)分别与四个相对应的矩形耦合缝隙(3)的垂直投影面的中心相重合;所述下介质基板(5)设置金属通孔(6);所述下金属地板(9)、下介质基板(5)、金属通孔(6)及上金属地板(4)形成基片集成波导谐振腔,其工作在TE201模式;所述基片集成波导谐振腔构成天线阵列的滤波功能的第一级谐振器;所述两条宽度相等的窄缝隙(8)与垂直投影在窄缝隙(8)两侧的金属通孔(6)形成接地共面波导;所述四个正方形微带贴片(1)、上介质基板(2)及上金属地板(4)形成天线阵列的四个微带贴片谐振器,其工作在TM10模式;所述四个微带贴片谐振器构成天线阵列的滤波功能的第二级谐振器;天线阵列的能量输入端口位于微带馈线(7)与下金属地板(9)的一侧边缘相交的位置;

能量输入端口通过微带馈线(7)将能量传输给接地共面波导;所述接地共面波导与基片集成波导谐振腔连接,将能量馈入基片集成波导谐振腔,使其在TE201模式下工作。

2.根据权利要求1所述的基片集成波导馈电的微带贴片滤波天线阵列,其特征在于,所述基片集成波导谐振腔通过四个相对应的矩形耦合缝隙(3)将能量均匀地分成四等份输出,来激励四个微带贴片谐振器,使其工作在TM10模式下。

3.根据权利要求1所述的基片集成波导馈电的微带贴片滤波天线阵列,其特征在于,所述下介质基板(5)为双面印刷电路板,采用Rogers RT/Duroid 5880型号板材,其介电常数为2.2,损耗角正切为0.0009。

4.根据权利要求1所述的基片集成波导馈电的微带贴片滤波天线阵列,其特征在于,所述上介质基板(2)为单面印刷电路板,采用Rogers RT/Duroid 5880型号板材,其介电常数为2.2,损耗角正切为0.0009。

5.基于权利要求1‑4任意一项所述的基片集成波导馈电的微带贴片滤波天线阵列的构建方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1、设计一个二阶带通滤波器,根据所需性能指标计算滤波器低通原型的集总参数,再据此计算二阶带通滤波器的输入和输出端的外部品质因数,以及两级谐振器之间的耦合系数;

步骤2、构建一个具有单个微带贴片(1)和单个耦合缝隙(3)的初始滤波天线,将该天线中的基片集成波导谐振腔视作步骤1中二阶带通滤波器的第一级谐振器,单个微带贴片谐振器视作步骤1中二阶带通滤波器的第二级谐振器,同时起到向外辐射的作用;此时,单个微带贴片谐振器的辐射品质因数等同于二阶带通滤波器输出端的外部品质因数;

步骤3、基于步骤2中的初始滤波天线,在同一个基片集成波导谐振腔上构建具有n个微带贴片(1)和n个耦合缝隙(3)的滤波天线阵列,每个相邻单元的中心间距相等;进一步根据计算公式推导得,滤波天线阵列中每个微带贴片谐振器的辐射品质因数均与初始滤波天线的辐射品质因数相等,而滤波天线阵列中每个微带贴片谐振器与基片集成波导谐振腔之间的耦合系数是初始滤波天线中两级谐振器之间耦合系数的步骤4、根据步骤1‑3中确定的理论设计参数,通过调整用于激励第一级基片集成波导谐振腔的接地共面波导中两个窄缝隙(8)的长度和宽度,使滤波天线阵列的输入端满足步骤1中得到的外部品质因数;

步骤5、通过调节微带贴片(1)的边长和上介质基板(2)的介电常数,使滤波天线阵列中每个微带贴片谐振器满足步骤2中得到的辐射品质因数;

步骤6、通过调节耦合缝隙(3)的尺寸,使得滤波天线阵列中每个微带贴片谐振器与基片集成波导谐振腔之间的耦合度满足步骤3中得到的耦合系数。