技术摘要：
本发明公开了一种新型毫米波低剖面高增益差分喇叭天线，该天线为H面喇叭天线，由三部分组成，第一部分为馈电结构，由位于同一介质板正底两面的带线实现差分馈电，馈电结构正底两面完全对称；第二部分为喇叭结构，由金属化过孔和介质板的正底金属表面构成，喇叭臂呈类“  全部
背景技术：
随着无线通信技术的飞速发展，人们对通信质量要求也不断提高。由于微波频段 的日益利用与发展，微波频段变得越来越拥挤，可分配使用的带宽也变得越来越窄。毫米波 技术是近年来无线技术发展的重要方向，在军事、民用和工业领域具有非常重要的价值，得 到学术界与产业界的广泛关注。特别是随着5G时代的到来，5G毫米波天线的研究与发展变 得至关重要。 喇叭天线作为一种常见的微波天线，因其具有结构简单、频带宽、方向性好、功率 容量高等优势而被广泛应用。基片集成波导技术是指在介质基板两侧开规则的金属过孔来 模拟常规波导的磁壁，因此基片集成波导在具有常规波导的大部分传输特性的同时还具有 结构尺寸小、易于集成等优势。为了满足端射辐射的应用要求，基片集成波导H面喇叭天线 得到广泛的应用。然而，当介质板厚度远小于自由空间波长时，这种天线的性能将大大减 弱，特别是当介质板厚度小于λ0/6(λ0为自由空间内一个波长)时，天线的口径和空气之间的 失配会导致不必要的辐射和不良匹配。 为了解决这一问题，“Hao  Wang,…“, Dielectric  Loaded  Substrate  Integrated  Waveguide(SIW)-Plane  Horn  Antennas”,IEEE  Transactions  on  Antennas  and  Propagation,vol.58,no.3,March  2010”提出了一种在基片集成波导H面喇叭天线的口径 出添加同种材料的介质透镜来改善喇叭口径与自由空间的匹配。但当介质板厚度小于λ0/6 时，此种方法无明显效果。“Yun  Zhao ,…“Wideband  and  Low-Profile  H-Plane  Ridged  SIW  Horn  Antenna  Mounted  on  a  Large  Conducting  Plane”,IEEE  Transactions  on  Antennas  and  Propagation,vol.62,no.11,November  2014.”提出了一种安装于一个大的 导电平面上宽带低剖面加脊H面喇叭天线，该天线实现了93％的阻抗带宽和较高的峰值增 益，然而该天线由于馈电部分采用加脊结构而导致加工复杂，不易大量生产和制造。 “Jingxue  Wang ,…“Wideband  Dipole  Array  Loaded  Substrate  Integrated  H-Plane  Horn  Antenna  for  Millimeter  Waves”,IEEE  Transactions  on  Antennas  and  Propagation ,vol.65,no.10,October  2017 .”“Hojjat  Jamshidi-Zarmehri…“, Design  and  Development  of  High-Gain  SIW  H-Plane  Horn  Antenna  Loaded  With  Waveguide, Dipole  Array ,and  Reflector  Nails  Using  ThinSubstrate”,IEEE  Transactions  on  Antennas  and  Propagation,vol.67,no.4,APRIL  2019.”在喇叭口径处介质板的正底两面 各叠加一层同种介质板，从而有效地改善天线的匹配特性和辐射特性，但同时也增加了天 线的剖面高度。 综上所述，现有天线结构技术问题总结如下： 1、角锥喇叭天线：立体结构，剖面高，难集成，很难应用于毫米波频段中。 3 CN 111585029 A 说　明　书 2/5 页 2、介质集成波导H面喇叭天线：带宽窄，在剖面较低时难匹配，增益低。 3、单端结构，在差分的射频前端环境下应用需要接巴伦，增大体积、损耗和成本。 4、现存的平面喇叭天线不能与带线直接相接。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种新型毫米波低剖面高 增益差分喇叭天线，解决介质集成波导喇叭天线口径与自由空间难匹配的问题，并适用于 5G毫米波频段，使毫米波天线在5G频段的应用更加丰富与灵活。 本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到： 一种新型毫米波低剖面高增益差分喇叭天线，该差分喇叭天线为H面喇叭天线，且 所有元器件均刻制在同一块介质板上，所述的差分喇叭天线包括馈电结构、喇叭结构和引 向器结构，其中， 所述的馈电结构为位于介质板正面的相连接的端口1和带线，以及位于介质板底 面的相连接的端口2和带线； 所述的喇叭结构包括沿着介质板左侧展开的第一喇叭臂和沿着介质板右侧展开 的第二喇叭臂，第一喇叭臂和第二喇叭臂均呈类“L”形，分别由位于带线两侧的n≥8个金属 化过孔向介质板左右两侧90度展开而实现； 所述的引向器结构包括两排引向器，每排引向器共有m个引向器，每个引向器由两 根印刷金属条带与金属化过孔组成，结构上类似于一个PIFA天线，两排引向器均匀地设置 在喇叭口径的前方，每排引向器关于中间一个引向器呈对称分布，m取值为大于等于7的奇 数。 进一步地，输入的差分信号经端口1和端口2同时馈入两条带线，经带线传输到喇 叭结构，经由喇叭口径辐射到引向器，再由引向器实现均匀的波前引向，最后辐射到自由空 间。 进一步地，所述的差分喇叭天线分别位于介质板正面和介质板底面并完全对称设 置。 进一步地，所述的差分喇叭天线还包括金属地，该金属地分别设置于介质板正面 和底面，位于带线左右两侧，通过适当剪切位于金属化过孔与馈电端口之间的部分金属地， 可以有效提高天线在低频段的阻抗匹配和辐射性能。 进一步地，所述的第一喇叭臂和第二喇叭臂采用金属化过孔90度直接展开的方 式，极大大程度上缩小了天线的尺寸，且所述的第一喇叭臂和第二喇叭臂与展宽的带线相 互耦合后增大喇叭天线的口径，提高喇叭天线的增益。 进一步地，每个引向器为寄生单元，在结构上类似于PIPA天线，由金属化过孔和印 刷的金属条带组成，均匀地设置在喇叭口径的前方。同时也是一个半波长谐振器，总长度约 为半个介质波长，通过合理地调节其长度和位置从而引起谐振。 进一步地，所述的引向器设置为两排，通过调节第一排引向器与喇叭口径的距离、 第一排引向器与第二排引向器的间距、每排单个引向器的间距，实现差分喇叭天线的引向 效果的调节。 进一步地，每个引向器的正底表面的金属条带的长度从中间向两边逐渐减小，从 4 CN 111585029 A 说　明　书 3/5 页 而提高高频处的辐射性能。 进一步地，每个引向器的长度的取值区间为【2λg/5，3λg/5】，其中，引向器的长度定 义为分别位于介质板正面、底面的金属条带的长度与金属化过孔的长度之和，λg为介质波 长。 进一步地，该差分喇叭天线的所有元器件全部刻制在同一块介质板上，天线的剖 面即为介质板的厚度，本发明的介质板厚度约为0.14λ0(λ0为自由空间波长)，属于低剖面结 构。 本发明公开的毫米波低剖面高增益差分喇叭天线相对于现有技术具有如下的优 点及效果： 1、结构简单、剖面低，易加工、易集成。 2、采用差分结构，介质板的正面、底面完全对称，实现良好的辐射方向性的同时能 满足差分射频前端的应用需要。 3、带宽宽，易匹配，工作频带内的增益高且稳定。 4、工作在5G毫米波频段，丰富5G毫米波通信的实际应用。 5、与SIW喇叭天线及其衍生结构相比，本发明的喇叭天线尺寸更小。 附图说明 图1是本发明中垂直引向器立体结构图； 图2是本发明中新型H面差分喇叭天线立体图； 图3是本发明中新型H面差分喇叭天线顶视图； 图4是本发明中新型H面差分喇叭天线底视图； 图5是本发明中新型H面差分喇叭天线S参数图； 图6是本发明中新型H面差分喇叭天线增益图； 图7是本发明中新型H面差分喇叭天线YZ平面远场方向图； 图8是本发明中新型H面差分喇叭天线XY平面远场方向图。