本发明属于无线通信的天线领域，涉及一种缝隙天线的设计，具体是一种基片集成波导宽带缝隙天线。
背景技术：
1、随着无线通信技术的蓬勃发展和无线通信用户的不断剧增，大容量、高速率通信已经成为现代无线通信技术发展的必然趋势。天线是无线通信系统中的关键设备，因此，对天线的带宽特性和集成复杂度都提出了更高的要求。低成本高效率的缝隙天线一直是通信领域的研究热点，同时，基片集成波导技术凭借其易集成、低损耗和高q值的优势，使得基于波导的轻量化、低成本微带应用成为可能，是一种环保的无线系统。
2、为了扩大基片集成波导缝隙天线的阻抗带宽，现有文献1：broadband substrateintegrated waveguide cavity-backed bow-tie slot antenna中使用蝴蝶结形槽代替传统的窄矩形槽，缝隙形状的改变有助于在空腔中产生强烈的负载效应，并产生两个紧密间隔的混合模式，改进的蝴蝶结缝隙天线获得了9.4％的更宽的阻抗带宽。然而，这种缝隙天线的调试过程复杂。文献2：a wideband multilayer substrate integrated waveguidecavity-backed slot antenna array中堆叠五层siw腔背式槽来构造阵列单元，引入了两种基于探针耦合和缝隙耦合的不同馈电网络，两种馈电网络下阻抗带宽都超过了30％。但是，这些多层结构和高轮廓不利于天线与其他器件的集成，限制了它们的应用。
技术实现思路
1、为了在保持紧凑尺寸的同时改善宽带特性，本发明提出了一种基片集成波导宽带缝隙天线，采用主模和两个高次模三个混合模式；相比现有技术采用多个相互独立的缝隙实现多频段的方法，本发明不仅不会增加电路的整体尺寸，还可以降低天线调试的复杂度。
2、所述基片集成波导宽带缝隙天线，由基片集成波导谐振腔、f形缝隙槽、接地板和同轴馈线组成。
3、所述的基片集成波导谐振腔为宽为w、长为l的长方形，介质基板采用fr4，基板底部除了馈电端口部分全部覆铜，形成接地板；馈电端口分布在距离介质基板下边缘l/4、距离右侧边缘w/4处。
4、同轴馈线的位置选择在基片集成波导谐振腔的右下方，能同时激励te110、te120和te210三个模式。
5、所述的介质基板上表面全部覆铜之后进行缝隙开槽，通过本征模分析，在te110、te120和te210三种工作模式下，结合无缝加载时辐射腔的电场分布来确定单独加载缝隙槽的位置；
6、1)在te110模式下，电场主要分布在矩形谐振腔的中心部分，以谐振腔中心点为中心加载一个长为l1、宽为w1的第一横向缝隙槽；
7、当te110模式被激励时，天线在te110工作模式下，单独加载第一横向缝隙槽时，电流由同轴馈线端流向第一横向缝隙槽附近，并且通过第一横向缝隙槽辐射电磁能量；产生2.0ghz的谐振频点，单缝隙天线的工作带宽为21.1％(1.7ghz-2.1ghz)。
8、2)在te120模式下，电场主要集中在矩形辐射腔的上半中心部分和下半中心部分，以距离谐振腔上边缘l/4、距离谐振腔右边缘w/2处为中心加载一个长为l2、宽为w2的第二横向缝隙槽；
9、当te120模式被激励时，天线在te120工作模式下，当单独加载第二横向缝隙槽时，电流由同轴馈线端流向第二横向缝隙槽附近，并且通过第二横向缝隙槽来辐射电磁能量；产生2.7ghz的谐振频点，单缝隙天线的工作带宽为7.4％(2.6ghz-2.8ghz)。
10、3)在te210模式下，电场主要集中在矩形辐射腔的左半中心部分和右半中心部分，以距离谐振腔上边缘l/2、距离谐振腔左边缘w/4处为中心加载一个长为l3、宽为w3的第三纵向缝隙槽；
11、当te210模式被激励时，天线在te210工作模式下，当单独加载第三纵向缝隙槽时，电流由同轴馈线端流向第三纵向缝隙槽附近，并且通过第三纵向缝隙槽来辐射电磁能量；产生3.8ghz的谐振频点，单缝隙天线的工作带宽为13.3％(3.5ghz-4.0ghz)。
12、由基片集成波导理论分析可知，不同工作模式对应的工作频率与基片集成波导的结构尺寸之间的关系为：
13、
14、ur为介质的相对介电常数，εr为介质的相对磁导率，m、n分别为矩形波导在长、宽方向上分布的半周期的驻波数，c为电磁波在自由空间中的传播速度。
15、由此分别计算te110、te120和te210三种工作模式，产生的谐振频点公式如下：
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17、
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19、最后，通过调整三个缝隙槽的长度和宽度，使三个缝隙组合成一个f形缝隙槽；将模式te110、te120和te210融合，使不同频段的频率组合，f形缝隙天线的工作带宽为1.8ghz-1.9ghz和2.9ghz-4.0ghz。
20、另外，在谐振腔中心位置加载一个半径为d的短路柱，由于te110模式在中心位置电磁场最强，而te120和te210模式在中心位置基本没有电场分布。因此，加载短路柱之后，将te110模的电场分布挤压到更小的空间，提高了te110模式下的谐振频率，从而减小te110模和te120模之间的中心谐振频率的间隔，实现模式融合，使得f形缝隙天线的工作带宽覆盖频段为2.2ghz-4.1ghz。
21、本发明的优点在于：
22、1)、一种基片集成波导宽带缝隙天线，在不增加天线调试复杂度和集成度的情况下，可以有效拓展天线的工作带宽。
23、2)、一种基片集成波导宽带缝隙天线，不仅有助于产生宽带响应，同时可以保持紧凑的天线结构，有利于天线与其它器件进行集成。
1.一种基片集成波导宽带缝隙天线，其特征在于，由基片集成波导谐振腔、f形缝隙槽、接地板和同轴馈线组成；
2.如权利要求1所述的一种基片集成波导宽带缝隙天线，其特征在于，所述的基片集成波导谐振腔为宽为w、长为l的长方形，介质基板采用fr4，基板底部除了馈电端口部分全部覆铜，形成接地板；馈电端口分布在距离介质基板下边缘l/4、距离右侧边缘w/4处。
3.如权利要求1所述的一种基片集成波导宽带缝隙天线，其特征在于，不同工作模式对应的工作频率与基片集成波导的结构尺寸之间的关系为：
4.如权利要求1所述的一种基片集成波导宽带缝隙天线，其特征在于，在所述谐振腔中心位置加载一个半径为d的短路柱，将te110模的电场分布挤压到更小的空间，提高了te110模式下的谐振频率，从而减小te110模和te120模之间的中心谐振频率的间隔，实现模式融合，使得f形缝隙天线的工作带宽覆盖频段为2.2ghz-4.1ghz。
