一种平衡式微带串馈阵列天线

摘要

本发明公开了一种平衡式微带串馈阵列天线，包括依次连接的天线辐射层、天线耦合层、天线馈电层，所述天线辐射层包括两个与所述天线耦合层连接的基片集成波导子功分网络、设于两个基片集成波导子功分网络之间的若干平衡式微带辐射贴片子阵列，两个基片集成波导子功分网络关于所述平衡式微带辐射贴片子阵列的中心线对称。本发明解决了现有技术存在的馈电方向图随中心频率偏移且不对称从而影响辐射性能等问题。

权利要求

1.一种平衡式微带串馈阵列天线，其特征在于，包括依次连接的天线辐射层(1)、天线耦合层(2)、天线馈电层(3)，所述天线辐射层(1)包括两个与所述天线耦合层(2)连接的基片集成波导子功分网络(11)、设于两个基片集成波导子功分网络(11)之间的若干平衡式微带辐射贴片子阵列(12)，两个基片集成波导子功分网络(11)关于所述平衡式微带辐射贴片子阵列(12)的中心线对称；

所述平衡式微带辐射贴片子阵列(12)还包括若干调相微带线(123)，若干微带辐射贴片(122)之间通过调相微带线(123)连接；

还包括宽度渐变式过渡微带线(121)，若干微带辐射贴片(122)之间通过调相微带线(123)连接后通过所述宽度渐变式过渡微带线(121)与所述基片集成波导子功分网络(11)连接。

2.根据权利要求1所述的一种平衡式微带串馈阵列天线，其特征在于，若干平衡式微带辐射贴片子阵列(12)关于平衡式微带辐射贴片子阵列(12)组成的整体结构的中心点呈中心对称分布。

3.根据权利要求2所述的一种平衡式微带串馈阵列天线，其特征在于，所述平衡式微带辐射贴片子阵列(12)包括若干微带辐射贴片(122)。

4.根据权利要求3所述的一种平衡式微带串馈阵列天线，其特征在于，若干微带辐射贴片(122)关于所述平衡式微带辐射贴片子阵列(12)的中心点呈中心对称分布。

5.根据权利要求4所述的一种平衡式微带串馈阵列天线，其特征在于，所述天线耦合层(2)包括矩形耦合口(201)，所述基片集成波导子功分网络(11)包括基片集成波导网络输出口(111)，所述矩形耦合口(201)与所述基片集成波导网络输出口(111)之间设有基片集成波导外围金属柱(112)、基片集成波导功率调节金属柱(113)和/或基片集成波导匹配调节金属柱(114)。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种平衡式微带串馈阵列天线，其特征在于，所述天线馈电层(3)包括若干路波导网络，若干路波导网络关于波导网络整体的中心呈中心对称分布。

7.根据权利要求6所述的一种平衡式微带串馈阵列天线，其特征在于，每个波导网络包括4个第一馈电网络子阵(31)、与4个第一馈电网络子阵(31)分别连接的1个第二馈电网络子阵(32)。

8.根据权利要求7所述的一种平衡式微带串馈阵列天线，其特征在于，第一馈电网络子阵(31)包括依次连接的4个H面弯波导(311)、10个E面弯波导(312)、3个E面T型功分器，第二馈电网络子阵(32)包括相互连接的2个E面T型功分器、1个H面T型功分器。

说明书

一种平衡式微带串馈阵列天线

技术领域

[0001] 本发明涉及雷达系统天线技术领域，具体是一种平衡式微带串馈阵列天线。

背景技术

[0002] 对于雷达系统天线来说一般需要高增益、低旁瓣。雷达天线主要采用反射面天线、平板天线、相控阵天线等形式。反射面天线由于设计简单、可靠性高、成本低等优点在以往的雷达系统中大量使用，但其剖面较高，体积较大，不利于整个系统的集成，不适用于小型雷达系统。相控阵天线不需要伺服系统便能够实现波束的扫描，波束切换时间短，非常适用于高速运动的载体平台，但其设计难度大、制造及维护成本高，一般民用系统难以承受。平板天线具有剖面低、效率高等优点，在雷达系统当中的应用越发广泛。

[0003] 但现有技术中，还存在以下不足：

[0004] 参考文献[1]、[2]提出了一种波导缝隙平板阵列天线，通过控制每个缝隙辐射能量的大小进行方向图赋形，降低旁瓣电平。整个天线材质为金属，采用机加工的方式生产，层与层之间通过钎焊真空焊的方式连接，整体成本较高，且一致性不好，在批量生产中难以保证成品率。

[0005] 参考文献[3]、[4]提出了一种基于基片集成波导(SIW)的平板缝隙阵列天线，采用基片集成波导代替金属波导，通过PCB工艺进行加工，成本低。但在毫米波甚至更高频段，辐射缝隙能量的大小对尺寸非常敏感，需要提高加工精度才能确保辐射性能。且参考文献[3]中整个馈电网络与辐射面处于同一层，降低了辐射口径利用率。

[0006] 参考文献[5]、[6]提出了一种基于串馈微带的平板阵列天线。通过控制贴片的长度与宽度实现辐射能量的控制，降低旁瓣电平。整个天线通过PCB工艺进行加工，加工难度小，成本低。但其馈电端口在串馈微带线的一侧，方向图会随频率的偏移而偏离法向，方向图不对称。参考文献[5]中的馈电网络为微带功分网络，本身会产生一定的辐射，从而影响整体方向图，降低辐射效率。

[0007] 参考文献：

[0008] [1]S.S.Oh,J.W.Lee,M.S.Song and Y.S.Kim.Two‑layer slotted‑waveguide antenna array with broad reflection/gain bandwidth at millimetre‑wave frequencies[J].IEEE Proc.‑Microw.Antennas Propag,Vol.151,No.5,October 2004[0009] [2]X.P.Li,S.H.Zhang,Y.B.Yang and Z.Y.Li.Design and Thermal‑analysis of A  Slotted Waveguide Antenna Array for W‑band Applications[C].2012Iternational Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology(ICMMT).

[0010] [3]Y.J.Chen,W.Hong,K.Wu.94GHz Substrate Integrated Monopulse Antenna Array[J].IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION,VOL.60,NO.1,JANUARY 2012.

[0011] [4]J.Wang,Y.J.Chen.W‑Band High Gain Slot Array Antenna with Low Sidelobe Level[C].2016IEEE 5th Asia‑Pacific Conference on Antennas and Propagation(APCAP).

[0012] [5]Y.I.Chong,W.B.Dou.Microstrip Series Fed Antenna Array for Millimeter Wave Automotive Radar Applications[C].2012IEEE MTT‑S International Microwave Workshop Series on Millimeter Wave Wireless Technology and Applications.

[0013] [6]J.J.Yan,H.M.Wang,J.X.Yin and W.Hong.Planar Series‑Fed Antenna Array for 77GHz Automotive Radar[C].2017Sixth Asia‑Pacific Conference on Antennas and Propagation(APCAP).

发明内容

[0014] 为克服现有技术的不足，本发明提供了一种平衡式微带串馈阵列天线，解决现有技术存在的馈电方向图随中心频率偏移且不对称从而影响辐射性能等问题。

[0015] 本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

[0016] 一种平衡式微带串馈阵列天线，包括依次连接的天线辐射层、天线耦合层、天线馈电层，所述天线辐射层包括两个与所述天线耦合层连接的基片集成波导子功分网络、设于两个基片集成波导子功分网络之间的若干平衡式微带辐射贴片子阵列，两个基片集成波导子功分网络关于所述平衡式微带辐射贴片子阵列的中心线对称。

[0017] 本发明两个基片集成波导子功分网络关于所述平衡式微带辐射贴片子阵列的中心线对称，解决了单一方向馈电方向图随中心频率偏移且不对称等问题，从而提升了辐射性能。

[0018] 作为一种优选的技术方案，若干平衡式微带辐射贴片子阵列关于平衡式微带辐射贴片子阵列组成的整体结构的中心点呈中心对称分布。

[0019] 这进一步解决了单一方向馈电方向图随中心频率偏移且不对称等问题。

[0020] 作为一种优选的技术方案，所述平衡式微带辐射贴片子阵列包括若干微带辐射贴片。

[0021] 通过调节微带辐射贴片的宽度能够有效控制辐射能量大小，从而抑制俯仰面旁瓣电平；微带辐射贴片对于辐射缝隙来说加工误差容忍度更大，能够更好的应用在毫米波及更高频段。

[0022] 作为一种优选的技术方案，若干微带辐射贴片关于所述平衡式微带辐射贴片子阵列的中心点呈中心对称分布。

[0023] 这进一步解决了单一方向馈电方向图随中心频率偏移且不对称等问题。

[0024] 作为一种优选的技术方案，所述平衡式微带辐射贴片子阵列还包括若干调相微带线，若干微带辐射贴片之间通过调相微带线连接。

[0025] 调相微带线使微带辐射贴片之间连接。

[0026] 作为一种优选的技术方案，还包括宽度渐变式过渡微带线，若干微带辐射贴片之间通过调相微带线连接后通过所述宽度渐变式过渡微带线与所述基片集成波导子功分网络连接。

[0027] 宽度渐变式过渡微带线使微带辐射贴片与基片集成波导子功分网络连接，将平衡式微带辐射贴片子阵列与基片集成波导子功分网络进行阻抗匹配。

[0028] 作为一种优选的技术方案，所述天线耦合层包括矩形耦合口，所述基片集成波导子功分网络包括基片集成波导网络输出口，所述矩形耦合口与所述基片集成波导网络输出口之间设有基片集成波导外围金属柱、基片集成波导功率调节金属柱和/或基片集成波导匹配调节金属柱。

[0029] 基片集成波导外围金属柱用于限制电磁能量的传播区域。基片集成波导功率调节金属柱用于调节输出至基片集成波导网络输出口的能量大小，可以将能量均等或不均等的分配；再通过基片集成波导匹配调节金属柱进行阻抗匹配调节，使基片集成波导网络阻抗与每一列微带辐射贴片辐射阻抗匹配。通过调节矩形耦合口的大小能够有效控制阻抗变化，达到阻抗匹配的效果。

[0030] 作为一种优选的技术方案，所述天线馈电层包括若干路波导网络，若干路波导网络关于波导网络整体的中心呈中心对称分布。

[0031] 这进一步解决了单一方向馈电方向图随中心频率偏移且不对称等问题。

[0032] 作为一种优选的技术方案，每个波导网络包括4个第一馈电网络子阵、与4个第一馈电网络子阵分别连接的1个第二馈电网络子阵。

[0033] 作为一种优选的技术方案，第一馈电网络子阵包括依次连接的4个H面弯波导、10个E面弯波导、3个E面T型功分器，第二馈电网络子阵包括相互连接的2个E面T型功分器、1个H面T型功分器。

[0034] H面弯波导通过阶梯变换进行过渡，E面弯波导通过切角变换进行过渡，有利于阻抗匹配。通过控制E面T型功分器的功分比能够控制到达每个耦合口能量的大小，从而控制阵列天线方位面旁瓣电平的大小。

[0035] 本发明相比于现有技术，具有以下有益效果：

[0036] (1)本发明解决了单一方向馈电方向图随中心频率偏移且不对称等问题，从而提升了辐射性能；

[0037] (2)通过调节微带辐射贴片的宽度能够有效控制辐射能量大小，从而抑制俯仰面旁瓣电平；微带辐射贴片对于辐射缝隙来说加工误差容忍度更大，能够更好的应用在毫米波及更高频段；

[0038] (3)宽度渐变式过渡微带线使微带辐射贴片与基片集成波导子功分网络连接，将平衡式微带辐射贴片子阵列与基片集成波导子功分网络进行阻抗匹配；

[0039] (4)基片集成波导外围金属柱用于限制电磁能量的传播区域。基片集成波导功率调节金属柱用于调节输出至基片集成波导网络输出口的能量大小，可以将能量均等或不均等的分配；再通过基片集成波导匹配调节金属柱进行阻抗匹配调节，使基片集成波导网络阻抗与每一列微带辐射贴片辐射阻抗匹配；通过调节矩形耦合口的大小能够有效控制阻抗变化，达到阻抗匹配的效果；

[0040] (5)H面弯波导通过阶梯变换进行过渡，E面弯波导通过切角变换进行过渡，有利于阻抗匹配。通过控制E面T型功分器的功分比能够控制到达每个耦合口能量的大小，从而控制阵列天线方位面旁瓣电平的大小。

附图说明

[0041] 图1为本发明的整体结构示意图；

[0042] 图2为本发明所述天线辐射层的结构示意图

[0043] 图3为本发明所述基片集成波导子功分网络的结构示意图；

[0044] 图4为本发明所述平衡式微带辐射贴片子阵列的结构示意图；

[0045] 图5为本发明所述天线耦合层的结构示意图；

[0046] 图6为本发明所述天线馈电层的波导网络的结构示意图；

[0047] 图7为本发明图6的俯视图；

[0048] 图8为本发明所述第一馈电网络子阵的结构示意图；

[0049] 图9为本发明所述E面T型功分网络的结构示意图；

[0050] 图10为本发明所述第二馈电网络子阵的结构示意图；

[0051] 图11为本发明所述一种平衡式微带串馈阵列天线的驻波曲线图；

[0052] 图12为本发明所述一种平衡式微带串馈阵列天线的方位面辐射方向图曲线；

[0053] 图13为本发明所述一种平衡式微带串馈阵列天线的俯仰面辐射方向图曲线。

[0054] 附图中标记及相应的零部件名称：1、天线辐射层，2、天线耦合层，3、天线馈电层，11、基片集成波导子功分网络，12、平衡式微带辐射贴片子阵列，111、基片集成波导网络输出口，112、基片集成波导外围金属柱，113、基片集成波导功率调节金属柱，114、基片集成波导匹配调节金属柱，121、宽度渐变式过渡微带线，122、微带辐射贴片，123、调相微带线，
201、矩形耦合口，31、第一馈电网络子阵，32、第二馈电网络子阵，311、H面弯波导，312、E面弯波导，313、窄边阶梯过渡，314、第一功分调谐膜片，315、信号输入口，316、信号输出口，
321、第二功分调谐膜片，322、第三功分调谐膜片，323、宽边阶梯过渡。

具体实施方式

[0055] 下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

[0056] 实施例1

[0057] 如图1至图13所示，一种平衡式微带串馈阵列天线，包括依次连接的天线辐射层1、天线耦合层2、天线馈电层3，所述天线辐射层1包括两个与所述天线耦合层2连接的基片集成波导子功分网络11、设于两个基片集成波导子功分网络11之间的若干平衡式微带辐射贴片子阵列12，两个基片集成波导子功分网络11关于所述平衡式微带辐射贴片子阵列12的中心线对称。

[0058] 本发明两个基片集成波导子功分网络11关于所述平衡式微带辐射贴片子阵列12的中心线对称，解决了单一方向馈电方向图随中心频率偏移且不对称等问题，从而提升了辐射性能。

[0059] 作为一种优选的技术方案，若干平衡式微带辐射贴片子阵列12关于平衡式微带辐射贴片子阵列12组成的整体结构的中心点呈中心对称分布。

[0060] 这进一步解决了单一方向馈电方向图随中心频率偏移且不对称等问题。

[0061] 作为一种优选的技术方案，所述平衡式微带辐射贴片子阵列12包括若干微带辐射贴片122。

[0062] 通过调节微带辐射贴片122的宽度能够有效控制辐射能量大小，从而抑制俯仰面旁瓣电平；微带辐射贴片122对于辐射缝隙来说加工误差容忍度更大，能够更好的应用在毫米波及更高频段。

[0063] 作为一种优选的技术方案，若干微带辐射贴片122关于所述平衡式微带辐射贴片子阵列12的中心点呈中心对称分布。

[0064] 这进一步解决了单一方向馈电方向图随中心频率偏移且不对称等问题。

[0065] 作为一种优选的技术方案，所述平衡式微带辐射贴片子阵列12还包括若干调相微带线123，若干微带辐射贴片122之间通过调相微带线123连接。

[0066] 调相微带线123使微带辐射贴片122之间连接。

[0067] 作为一种优选的技术方案，还包括宽度渐变式过渡微带线121，若干微带辐射贴片122之间通过调相微带线123连接后通过所述宽度渐变式过渡微带线121与所述基片集成波导子功分网络11连接。

[0068] 宽度渐变式过渡微带线121使微带辐射贴片122与基片集成波导子功分网络11连接，将平衡式微带辐射贴片子阵列12与基片集成波导子功分网络11进行阻抗匹配。

[0069] 作为一种优选的技术方案，所述天线耦合层2包括矩形耦合口201，所述基片集成波导子功分网络11包括基片集成波导网络输出口111，所述矩形耦合口201与所述基片集成波导网络输出口111之间设有基片集成波导外围金属柱112、基片集成波导功率调节金属柱113和/或基片集成波导匹配调节金属柱114。

[0070] 基片集成波导外围金属柱112用于限制电磁能量的传播区域。基片集成波导功率调节金属柱113用于调节输出至基片集成波导网络输出口111的能量大小，可以将能量均等或不均等的分配；再通过基片集成波导匹配调节金属柱114进行阻抗匹配调节，使基片集成波导网络阻抗与每一列微带辐射贴片122辐射阻抗匹配。通过调节矩形耦合口201的大小能够有效控制阻抗变化，达到阻抗匹配的效果。

[0071] 实施例2

[0072] 如图1至图13所示，作为实施例1的进一步优化，本实施例包含了实施例1的全部技术特征，除此之外，本实施例还包括以下技术特征：

[0073] 作为一种优选的技术方案，所述天线馈电层3包括若干路波导网络，若干路波导网络关于波导网络整体的中心呈中心对称分布。

[0074] 这进一步解决了单一方向馈电方向图随中心频率偏移且不对称等问题。

[0075] 作为一种优选的技术方案，每个波导网络包括4个第一馈电网络子阵31、与4个第一馈电网络子阵31分别连接的1个第二馈电网络子阵32。

[0076] 作为一种优选的技术方案，第一馈电网络子阵31包括依次连接的4个H面弯波导311、10个E面弯波导312、3个E面T型功分器，第二馈电网络子阵32包括相互连接的2个E面T型功分器、1个H面T型功分器。

[0077] H面弯波导311通过阶梯变换进行过渡，E面弯波导312通过切角变换进行过渡，有利于阻抗匹配。通过控制E面T型功分器的功分比能够控制到达每个耦合口能量的大小，从而控制阵列天线方位面旁瓣电平的大小。

[0078] 实施例3

[0079] 如图1至图13所示，本实施例包含实施例1、实施例2的全部技术特征，本实施例在实施例1、实施例2的基础上，提供更细化的实施方式。

[0080] 为了满足雷达系统对高增益低旁瓣天线的需求，进一步降低成本及工艺复杂性，本发明提出了一种平衡式微带串馈阵列天线。该天线具有成本低、易加工、剖面低、旁瓣低、扩展能力强等优点，可广泛应用于毫米波亚毫米波雷达探测、通信等领域。

[0081] 本发明提出了一种平衡式微带串馈阵列天线，包括第一层‑天线辐射层1、第二层‑天线耦合层2和第三层‑天线馈电层3。天线辐射层1用于将天线耦合层2传输的能量通过每个贴片进行能量分配后辐射，使得旁瓣电平满足设计需求。天线耦合层2的作用是将天线馈电层3的能量耦合至天线辐射层1。天线馈电层3的作用是完成能量的传递与分配，将能量均衡或不均衡的传输至各个耦合口。本发明的阵列天线具有成本低、易加工、旁瓣低、剖面低等特点。

[0082] 所述平衡式微带串馈阵列天线从上到下依次由天线辐射层1、天线耦合层2与天线馈电层3组成。其中天线馈电层3将能量分配至天线耦合层2，天线耦合层2将天线馈电层3能量耦合至天线辐射层1进行辐射。

[0083] 所述天线辐射层1进一步包括上层金属微带辐射贴片层，中间介质基板层。

[0084] 所述的金属微带辐射贴片层包括M行N列矩形微带辐射贴片122，其中每行微带辐射贴片122尺寸相同，每列微带辐射贴片122的长度与宽度可以相同或不相同，通过调整列微带辐射贴片122的宽度与长度实现俯仰面旁瓣电平的控制。上下两端末级的微带辐射贴片122通过宽度渐变的微带线与上下矩形金属板相连，整个微带辐射贴片层成上下对称分布。其中M的值一般在10～30之间，N≥2。

[0085] 所述的介质基板层主要用于承载上表面微带辐射贴片122及下表面的天线耦合层2，介质基板层中间打有一系列的金属化通孔，与介质基板上下表面金属构成基片集成波导功分网络，用于将天线耦合层2的能量通过功分网络传输至各列微带辐射贴片122进行辐射。

[0086] 所述的基片集成波导功分网络为上下对称分布，通过此网络将天线耦合层2得到的能量上下平衡传输给各列矩形微带辐射贴片122。基片集成波导网络上下左右呈对称分布，由2*N/X个1分X路基片集成波导子功分网络11组成，通过调节基片集成波导子功分网络11金属通孔的排布可以控制传输至各列微带辐射贴片122天线的能量，从而实现方位面旁瓣电平的控制。

[0087] 所述的天线耦合层2位于介质基板的下表面，天线耦合层2为2行N/X列矩形槽，每个矩形槽的大小相同，上下左右呈对称分布。

[0088] 天线馈电层3由一系列E面和H面T型功率分配器、L形弯波导构成，整体呈中心对称分布。

[0089] 所述的E面T型功分器可以用4端口波导电桥代替，输入端输入信号，直通端和耦合端输出信号，隔离端接匹配负载。

[0090] 所述的E面T形功率分配器为三端口波导器件，包含一个输入波导，两个输出波导，输入波导和输出波导为垂直关系。波导中间插入方形或三角形膜片，输入波导为阶梯过渡结构，其窄边的值变化及膜片长宽的变化实现功率的匹配。功分器可以等功率或不等功率分配。等功率分配结构对称，膜片位于功分器中心。不等功分器两个输出波导的长度及中间膜片距中心的位置不同。

[0091] 所述的E面L形转弯波导为90°的弯折波导结构，在波导弯折外角处有倒角结构。

[0092] 所述的H面L形弯波导为90°的弯波导，在波导弯折外角处存在阶梯调配块，阶梯数大于等于1。

[0093] 所述的天线的工作频段具有普适性，包括2GHz～200GHz当中任意频段。

[0094] 本发明与现有技术相比的优点在于：

[0095] 采用的平衡式微带串馈方式，通过上下耦合口及功分网络对每一列微带辐射贴片122平衡馈电，能够避免单一方向馈电方向图随中心频率偏移且不对称等缺点，基片集成波导与微带线之间采用宽度渐变的方式过渡，能够有效调节阻抗匹配，拓展带宽。

[0096] 实现了方位面和俯仰面的低旁瓣。通过控制每一列贴片的大小可以调节俯仰面旁瓣电平值，通过控制基片集成波导网络及馈电网络的能量分配可以调节方位面旁瓣电平值。微带辐射贴片122对于辐射缝隙来说加工误差容忍度更大，能够更好的应用在毫米波及更高频段。

[0097] 天线辐射层1和天线耦合层2采用PCB工艺加工，天线馈电层3采用金属机加工即可实现，加工简单、成本低、易批量生产。

[0098] 采用分层结构，天线辐射层1天线馈电层3分层加工，各层之间通过螺接相连。所有分层无倾斜面，并且所有的倒角均为竖直方向，加工难度低，适用于大规模生产。

[0099] 实施实例

[0100] 为了解决现有技术的不足，本发明提出了一种平衡式微带串馈阵列天线，通过上下馈电网络对微带阵列平衡馈电解决串馈微带线方向图随中心频率偏移法向的问题。通过控制辐射微带辐射贴片122的宽度及功分网络的功分比调节表面辐射电流，控制天线旁瓣电平值。

[0101] 天线主要参数如下：

[0102] 辐射微带辐射贴片122的布阵方式为：16行32列；

[0103] 单元间距：2.2mm×2.5mm；

[0104] 天线阵面的面积：80mm×40mm；

[0105] 阵列的剖面高度：10mm。

[0106] 结合说明书附图1‑13对本发明的具体实例作详细说明。

[0107] 图1是本发明优选实施例的整体结构图。从上到下分为天线辐射层1，天线耦合层2，天线馈电层3。其中天线辐射层1图2包含介质基板及基板上表面微带辐射贴片122。信号首先从天线馈电层3输入端口进入，通过1分16波导功分网络将能量传输至各个天线耦合层
2，再由天线耦合层2将能量传输至天线辐射层1的基片集成波导子功分网络11，通过基片集成波导网络输出口111上下平衡馈电至8个平衡式微带辐射贴片122子阵列12，通过子阵列当中的矩形微带辐射贴片122进行能量的辐射。

[0108] 在图2天线辐射层1中，可以将整个阵列看作8个相同的子阵组成，每个子阵由16行4列平衡式微带辐射贴片122子阵列12及上下两个基片集成波导子功分网络11组成。子阵呈中心对称分布，整个阵列也呈中心对称分布。

[0109] 天线辐射层1包含512个矩形微带辐射贴片122，每行辐射微带辐射贴片122相同，每列辐射微带辐射贴片122上下对称分布，关于对称中心宽度逐渐递减，通过调节微带辐射贴片122单元的宽度能够有效控制辐射能量大小，从而抑制俯仰面旁瓣电平。微带辐射贴片122与微带辐射贴片122之间通过调相微带线123连接，再通过宽度渐变式过渡微带线121连接到基片集成波导子功分网络11。其中渐变式过渡微带线可以为直线型宽度渐变，也可以为曲线型等其他形状的渐变，旨在将平衡式微带辐射贴片122子阵列12与基片集成波导子功分网络11进行阻抗匹配。每一列微带辐射贴片122单元之间的间距为2.5mm，每一行微带辐射贴片122单元之间的间距根据不同宽度微带辐射贴片122谐振长度的不同而稍有差异，大致在2.2mm左右。整个阵面面积为80mm×40mm，长宽比2:1。

[0110] 基片集成波导子功分网络11示意图如图3所示，为一分四路功分器。由介质基板、上下表面金属层及一系列金属化通孔构成。下表面金属层开有矩形耦合口201，用于将馈电层能量通过耦合口耦合至天线辐射层1，再通过波导子功分网络传输至基片集成波导网络输出口111，最终通过基片集成波导网络输出口111传输至各列矩形微带辐射贴片122进行辐射。介质基板层打有一系列圆形金属化通孔，其中基片集成波导外围金属柱112用于限制电磁能量的传播区域。基片集成波导功率调节金属柱113用于调节输出至4路基片集成波导网络输出口111的能量大小，可以将能量均等或不均等的分配。再通过基片集成波导匹配调节金属柱114进行阻抗匹配调节，使基片集成波导网络阻抗与每一列辐射微带辐射贴片122辐射阻抗匹配。

[0111] 图5为天线耦合层示意图，包括16个矩形耦合口201，此层位于天线辐射层1介质基板下表面，和天线辐射层1一起可以通过单层PCB加工完成。通过调节耦合口的大小能够有效控制阻抗变化，达到阻抗匹配的效果。

[0112] 图6为天线馈电层3的1分16路波导网络侧视图，图7为俯视图。该波导网络包含4个第一馈电网络子阵31和1个第二馈电网络子阵32，整个网络呈中心对称分布。波导网络中所有的倒角方向为竖直方向，这种设计形状规整，加工工艺简单，适合大批量生产。

[0113] 第一馈电网络子阵31如图8所示，包含3个E面T型功分器，4个H面弯波导311，10个E面弯波导312。其中H面弯波导311通过阶梯变换进行过渡，E面弯波导312通过切角变换进行过渡，有利于阻抗匹配。通过控制E面T型功分器的功分比能够控制到达每个耦合口能量的大小，从而控制阵列天线方位面旁瓣电平的大小。

[0114] E面T型功分器如图9所示，为三端口网络，包含1个信号输入口315，2个信号输出口316，第一功分调谐膜片314和窄边阶梯过渡313。插入的调谐膜片可以为三角形或矩形，通过调节膜片的长宽及距离中心的位置可以控制输出至两端信号输出口316能量的大小。

[0115] 第二馈电网络子阵32如图10所示，包含2个E面T型功分器和1个H面T型功分器，通过第二功分调谐膜片321，第三功分调谐膜片322实现能量的均等分配，通过宽边阶梯过渡323实现端口阻抗的匹配。

[0116] 图11为本发明优选实施例的驻波曲线，从该曲线中可以看出天线在工作带宽92GHz～94GHz内驻波小于2。

[0117] 图12为本发明优选实施例在工作频点92GHz、93GHz、94GHz处方位面的辐射方向图曲线，从该曲线中可以看出天线旁瓣电平小于‑25dB，波束宽度小于2.5°。

[0118] 图13为本发明优选实施例在工作频点92GHz、93GHz、94GHz处俯仰面的辐射方向图曲线，从该曲线中可以看出天线旁瓣电平小于‑18dB，波束宽度小于5°。

[0119] 具体地，图11中曲线为天线在工作频段内的驻波曲线，横坐标为天线工作频率，纵坐标为天线驻波值，该图能够直观的反映出天线的匹配特性。从图中可以看出，天线在92GHz～94GHz内驻波小于2，阻抗匹配特性良好。

[0120] 图12中，三条曲线为别为天线在工作频点92GHz、93GHz、94GHz时的辐射方向图，横坐标代表天线方位面偏离法向的角度，纵坐标代表天线增益大小。从图中可以看到，天线在法向增益最大，随后逐渐减小，旁瓣电平小于‑25dB，束宽度小于2.5°。

[0121] 图13中，三条曲线为别为天线在工作频点92GHz、93GHz、94GHz时的辐射方向图，横坐标代表天线俯仰面偏离法向的角度，纵坐标代表天线增益大小。从图中可以看到，天线在法向增益最大，随后逐渐减小，旁瓣电平小于‑18dB，束宽度小于5°。

[0122] 如上所述，可较好地实现本发明。

[0123] 本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。

[0124] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。