[0005] 针对毫米波频段毫米波技术应用的热点，以背腔天线和阶梯波导喇叭集成设计并组成串馈网络为出发点，本发明提出了一种工作在24.25GHz～26.7GHz频段的具有滤波特性的平面集成毫米波串馈喇叭阵列，由阶梯波导喇叭和背腔矩形贴片天线两个组成部分：底层的背腔矩形贴片天线由基片集成波导腔产生的TE210模与矩形贴片产生的TM10模共同作用辐射出能量，以此激励位于上层的阶梯波导喇叭，阶梯波导喇叭用于通过增加辐射孔径来提高天线元件的增益。为了进一步提高增益，将其组成串馈阵列，并利用串馈的特点，引入一个辐射零点。该阵列天线具有低剖面、高集成度、宽带、高增益、低成本等优点，并且带有一定的滤波特性。
[0006] 具有滤波特性的平面集成毫米波串馈喇叭阵列，包括若干周期性分布的单元，所述每个单元包括：
[0007] 阶梯波导喇叭A，为在金属块内挖出阶梯型喇叭状通孔；阶梯波导喇叭A较小开口位于下端，其口径大小对阻抗匹配有一定的影响；
[0008] 背腔矩形贴片天线B，位于阶梯波导喇叭A的下方，由介质板S、矩形贴片P、方形槽V1、一个基片集成波导W以及一个与基片集成波导连通的基片集成波导腔V2构成；介质板S的上表面开有位于阶梯波导喇叭A正下方的方形槽V1，且该方形槽V1位于基片集成波导腔V2内；方形槽V1内铺设矩形贴片P，且矩形贴片P与方形槽V1留有一定距离；
[0009] 所述基片集成波导腔V2与基片集成波导W连接处设有两个贯穿介质板S的金属化通孔M1，用于调节阻抗匹配；
[0010] 所述矩形贴片P的中心设有一个用于抑制腔内TE110模的贯穿介质板S的金属化通孔M2；
[0011] 相邻单元的阶梯波导喇叭A间金属块内挖有抑制表面波结构槽V4，其深度满足1/4λ0(λ0为中心频率所对应的空气波长)，抑制表面波结构槽V4的高度影响表面波的抑制水平，不同的高度对应于不用频率的表面波抑制，且抑制表面波结构槽V4作为次级辐射源，可以通过再辐射表面波能量来改善增益和旁瓣。
[0012] 每个单元的基片集成波导腔与相邻单元的基片集成波导串馈连通，即两相邻单元相接处打通，无金属化通孔设置，这是为了让串馈的能量可以顺利的给相邻单元馈电。
[0013] 作为优选，金属块采用铝块。
[0014] 作为优选，所述基片集成波导W以及基片集成波导腔V2均由金属化通孔周期性排布构成；
[0015] 作为优选，金属化通孔M2的直径可以改变，以便于匹配的调节，但位置必须位于贴片的几何中心。
[0016] 作为优选，方形槽V1的中心与基片集成波导腔V2的中心重合。
[0017] 作为优选，基片集成波导腔V2的长宽尺寸满足TE210模式激励条件。
[0018] 作为优选，阶梯波导喇叭A的较小开口R2口径比方形槽V1大。
[0019] 作为优选，矩形贴片P的宽度影响天线的工作频率，矩形贴片P的中心与阶梯波导喇叭的喇叭口(即较小开口)中心重合。
[0020] 作为优选，阶梯波导喇叭A的截面为阶梯状。
[0021] 作为优选，阶梯波导喇叭A的阶梯层数为两层或两层以上，其层数以及每层的高度影响天线的阻抗匹配以及辐射增益。
[0022] 下面将本发明所述天线的原理进行详细说明：
[0023] 信号通过基片集成波导W后进入基片集成波导腔V2，然后由腔上方所挖方形槽V1内的矩形贴片P辐射出能量，以此来激励位于上层的阶梯波导喇叭A，阶梯波导喇叭用于通过增加辐射孔径来提高天线单元的增益。
[0024] 其中基片集成波导腔V2，通过调节腔体尺寸使其激励出TE210模，并在腔体中间加入金属化通孔M2，用来抑制腔内的TE110模。而矩形贴片P上的电场是分布在谐振边两侧的，这与腔体V2的TE210模的场分布相同，因此带宽得到了提升，增益也随之增大。同时，空腔的封闭结构也可以抑制表面波，减少功率泄漏，提高辐射效率。此外，金属化通孔M4的间距以及矩形贴片P的宽度可以优化滤波天线的阻抗匹配特性。
[0025] 为了进一步提高增益，以及利用串馈阵列能产生一个辐射零点的原理，将天线单元串联连接，组成一个串馈阵列。并在相邻阶梯波导喇叭单元之间的铝块上挖一个槽，用以抑制表面波。而且，凹槽作为次级辐射源，可以通过再辐射表面波能量来改善增益和旁瓣。由于栅瓣效应的影响，单元间距决定了阵列整体辐射性能的好坏。同时，它也决定了辐射零点出现的频率高低。
[0026] 本发明与现有技术相比，其显著优点为：
[0027] 1.本发明把背腔天线和阶梯波导喇叭集成设计，集成度高，易于共面集成。并在保证阶梯喇叭低剖面的前提下，大幅提高了天线的增益。
[0028] 2.本发明采用串联馈电的方式，不仅进一步提高了天线的增益，还产生了一定的滤波效果。
[0029] 3.毫米波频段，由于频率的升高，波长变短，天线加工对精度要求也随之增高。因此，加工成本会变得十分昂贵。本发明所采用的SIW技术，可以用PCB工艺来加工，这种加工方式价格比传统的便宜很多。
