基于SIW的二维波束扫描天线阵

摘要

本发明公开了一种基于SIW的二维波束扫描天线阵列，包括SIW缝隙天线、介质基板Ⅰ、介质基板Ⅱ等结构，与普通的二维波束扫描天线阵列相比，本发明通过改进二维波束扫描网络的逻辑框图，结合多组不同相移值的移相器的使用，使得在两个维度上均可以实现任意角度的波束扫描，每个波束的增益达到11dBi以上。此外，该结构采用LTCC工艺实现，利用LTCC的多层特性，将整体结构设计为多层的结构，层间通过缝隙进行能量的传输，有效地减小了整体结构的尺寸。

主权项

一种基于SIW的二维波束扫描天线阵，其特征在于，包括SIW缝隙天线[20]、介质基板Ⅰ[S1]、介质基板Ⅱ[S2]、介质基板Ⅲ[S3]、介质基板Ⅳ[S4]、介质基板Ⅴ[S5]、介质基板Ⅵ[S6]、金属层[M0]、金属层Ⅰ[M1]、金属层Ⅱ[M2]、金属层Ⅲ[M3]、金属层Ⅳ[M4]、金属层Ⅴ[M5]、金属层Ⅵ[M6]、两个Butler矩阵[21]和Butler矩阵控制网络[22]，Butler矩阵控制网络[22]对上述两个Butler矩阵[21]进行控制；所述介质基板Ⅰ[S1]、介质基板Ⅱ[S2]、介质基板Ⅲ[S3]、介质基板Ⅳ[S4]、介质基板Ⅴ[S5]、介质基板Ⅵ[S6]从下至上依次叠加，介质基板Ⅰ[S1]的下方设置金属层[M0]，介质基板Ⅰ[S1]和介质基板Ⅱ[S2]之间设置金属层Ⅰ[M1]，介质基板Ⅱ[S2]和介质基板Ⅲ[S3]之间设置金属层Ⅱ[M2]，介质基板Ⅲ[S3]和介质基板Ⅳ[S4]之间设置金属层Ⅲ[M3]，介质基板Ⅳ[S4]和介质基板Ⅴ[S5]之间设置金属层Ⅳ[M4]，介质基板Ⅴ[S5]和介质基板Ⅵ[S6]之间设置金属层Ⅴ[M5]，介质基板Ⅵ[S6]的上表面设置金属层Ⅵ[M6]；金属层Ⅰ[M1]上开有层间耦合缝隙Ⅰ[14]，金属层Ⅱ[M2]上开有层间耦合缝隙Ⅱ[15]，金属层Ⅲ[M3]上开有层间耦合缝隙Ⅲ[16]，金属层Ⅳ[M4]上开有层间耦合缝隙Ⅳ[17]，金属层Ⅴ[M5]上开有层间耦合缝隙Ⅴ[18]；其中层间耦合缝隙Ⅰ[14]的结构为方形，层间耦合缝隙Ⅱ[15]、层间耦合缝隙Ⅲ[16]、层间耦合缝隙Ⅳ[17]和层间耦合缝隙Ⅴ[18]的结构为十字形；介质基板Ⅰ[S1]、介质基板Ⅱ[S2]的结构通过层间耦合缝隙Ⅰ[14]进行能量传输，介质基板Ⅱ[S2]和介质基板Ⅲ[S3]的结构通过层间耦合缝隙Ⅱ[15]进行能量传输，介质基板Ⅲ[S3]和介质基板Ⅳ[S4]的结构通过层间耦合缝隙Ⅲ[16]进行能量传输,介质基板Ⅳ[S4]和介质基板Ⅴ[S5]的结构通过层间耦合缝隙Ⅳ[17]进行能量传输,介质基板Ⅴ[S5]和介质基板Ⅵ[S6]的结构通过层间耦合缝隙Ⅴ[18]进行能量传输；介质基板Ⅵ[S6]上设置SIW缝隙天线[20]，两个Butler矩阵关于天线阵的中心线对称设置，每个Butler矩阵均包括两个‑45°移相器、两个90°移相器、四个3dB定向耦合器和两个0dB定向耦合器，其中两个‑45°移相器和两个3dB定向耦合器位于介质基板Ⅱ[S2]上，一个0dB定向耦合器位于介质基板Ⅲ[S3]上，两个3dB定向耦合器位于介质基板Ⅳ[S4]上，一个0dB定向耦合器和两个90°移相器位于介质基板Ⅴ[S5]上；Butler矩阵控制网络[22]包括四个3dB定向耦合器和四个移相器，每个3dB定向耦合器均对应一个移相器，其中两个3dB定向耦合器和两个移相器位于介质基板Ⅱ[S2]上，另外两个3dB定向耦合器和另外两个移相器位于介质基板Ⅰ[S1]上。