基于LTCC的Ka频段宽带天线及其阵列

技术领域

本发明涉及电子通信技术领域，特别是与相控阵雷达领域有关。

背景技术

随着通信领域的发展，Ka频段通信系统的发展是其中一个重要的方向和趋势，Ka频段相控阵天线结构紧凑，相控扫描范围广，可靠性高，可实现模块化设计。现有的实现上述性能的天线主要有以下问题：第一种，由于天线工作于Ka频段，导致需要天线结构紧凑、单元间距小、耦合强的问题。第二种，由于天线工作于Ka频段，材料要求高，需要可靠性高，性能稳定问题。第三种，还需要发射信号稳定，接收信号灵敏，小型化，可实现模块化问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种基于LTCC的Ka频段宽带天线及其阵列，能够很好地满足移动通讯系统和探测雷达系统对新一代相控阵天线的要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括：提供一种基于LTCC的Ka频段宽带天线，包括：Vivaldi辐射体，和将该Vivaldi辐射体夹持在其中的两个金属半框；其中，该Vivaldi辐射体由LTCC介质板以及附着在该LTCC介质板上的两个最表层金属、一个最里层金属以及若干中间层金属构成，该最表层金属由渐变辐射片和打孔接地片两部分构成，该中间层金属由巴伦馈电网络和打孔接地片两部分构成，该中间层金属由打孔接地片构成；位于两个该最表层金属的渐变辐射片通过导电孔相连，位于多个不同层的打孔接地片通过导电孔相连。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案还包括：提供一种基于LTCC的Ka频段宽带天线阵列，包括由若干的如上所述的基于LTCC的Ka频段宽带天线构成的阵列。

与现有技术相比，本发明的基于LTCC的Ka频段宽带天线及其阵列，通过基于LTCC的Vivaldi辐射体和两个金属半框的巧妙配合，能够很好地满足移动通讯系统和探测雷达系统对新一代相控阵天线的要求。

附图说明

图1是本发明的基于LTCC的Ka频段宽带天线的组合立体结构示意。

图2是本发明的基于LTCC的Ka频段宽带天线的分解立体结构示意。

图3是本发明的Vivaldi辐射体中的最表层金属的结构示意。

图4是本发明的Vivaldi辐射体中的最里层金属的结构示意。

图5是本发明的Vivaldi辐射体中的中间层金属的结构示意。

图6是本发明的基于LTCC的Ka频段宽带天线阵列的组合立体结构示意。

图7是本发明的基于LTCC的Ka频段宽带天线阵列的驻波比与频率的关系曲线。

图8是本发明的基于LTCC的Ka频段宽带天线阵列的中心频点增益方向图曲线。

其中，附图标记说明如下：100 L形探针耦合微带天线阵列10 L形探针耦合微带天线 20 反射地板 1 Vivaldi辐射体 11 LTCC介质板 12 渐变辐射片 13、15、17 打孔接地片 14 巴伦馈电网络 131、151、171 缝隙 19 缝隙结构 191 圆形槽线193 矩形槽线 195渐变槽线 2 金属半框 21 反射板 215 顶面 22 面板 23 侧板。

具体实施方式

为了详细说明本发明的构造及特点所在，兹举以下较佳实施例并配合附图说明如下。

参见图1至图5，图1是本发明的基于LTCC的Ka频段宽带天线的组合立体结构示意。图2是本发的Vivaldi辐射体中的明的基于LTCC的Ka频段宽带天线的分解立体结构示意。图3是本发明最表层金属的结构示意。图4是本发明的Vivaldi辐射体中的最里层金属的结构示意。图5是本发明的Vivaldi辐射体中的中间层金属的结构示意。本发明提出一种基于LTCC的Ka频段宽带天线（也称天线单元）10，其包括：Vivaldi辐射体1，和将Vivaldi辐射体1夹持在其中的两个金属半框2。天线10是三明治结构。

Vivaldi辐射体1是基于LTCC（Low Temperature Co-fired Ceramic，低温共烧陶瓷）的，由LTCC介质板11以及附着在LTCC介质板11上的两个最表层金属、一个最里层金属以及若干中间层金属构成。在本实施例中，Vivaldi辐射体1所采用的LTCC是介电常数为6的LTCC。Vivaldi辐射体1所采用的金属材料是铜、银或金。

每个金属半框2包括：反射板21，由反射板21的顶面215向上延伸出的面板22和两个侧板23。其中，侧与板23的高度大于面板22的高度。面板22和两个侧板23围合出一个呈[的开口框结构，开口框结构的开口朝向Vivaldi辐射体1，两个金属半框2的开口框结构的开口朝向是相向的。这种的结构，两个金属半框2的面板22与Vivaldi辐射体1的两个最表层金属之间存在设定的间隔。

在金属半框2中，面板22的厚度是由加工工艺、材料，Vivaldi辐射体1的宽度所决定。面板22的高度在天线10的工作频段低频所对应的1/4波长的±20%波动。侧板23的厚度是由加工工艺、材料，Vivaldi辐射体1的长度所决定。侧板23的高度与Vivaldi辐射体1的高度齐平。

参见图3，Vivaldi辐射体1中的最表层金属由渐变辐射片12和打孔接地片13两部分构成。打孔接地片13形成有两道缝隙131。值得一提的是，渐变辐射片12和打孔接地片13是一体的结构，图中仅是为了凸显出两部分，而对两部分分别用了不同的标识。

参见图4，Vivaldi辐射体1中的最里层金属由巴伦馈电网络14和打孔接地片15两部分构成。打孔接地片15形成有两道缝隙151。值得一提的是，巴伦馈电网络14和打孔接地片15不是一体的结构，巴伦馈电网络14是带状结构与以下TR组件连接，打孔接地片15会开缝给予巴伦馈电网络14走线，图中仅是为了凸显出两部分，而对两部分分别用了不同的标识。

参见图5，Vivaldi辐射体1中的中间层金属由打孔接地片17构成。