CN107394367A - 毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元及阵列天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元及阵列天线，毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元，包括单元本体，所述单元本体包括依次堆叠的辐射层单元、第一介质层单元、馈电层单元、第二介质层单元和金属接地层单元，在所辐射层单元上设有能产生90°相位差的缝隙结构；所述馈电层单元包括阻抗变换线，所述阻抗变换线与缝隙结构对应设置；在所述单元本体上设有与缝隙结构配合的半模基片集成波导谐振腔；所述缝隙结构与半模基片集成波导谐振腔的谐振频率为f₁，所述阻抗变换线与缝隙结构耦合的频率为f₂，来实现天线低剖面、易集成、宽带化和小型化的设计要求。

Description

毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元及阵列天线

技术领域

本发明涉及毫米波基片集波导圆极化天线技术领域，特别是涉及一种毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元及阵列天线。

背景技术

近年来，随着毫米波技术的迅速发展，其在卫星通信、星载雷达、高精度制导以及下一代5G移动通信等各个领域被广泛应用。

在许多应用场景中，系统要求毫米波天线具有很好的圆极化特性。目前常见的毫米波圆极化天线主要有微带结构和背腔结构。然而，微带结构存在损耗大、辐射效率低等缺点；具有四分之一波长高度的背腔圆极化天线不能满足低剖面、易集成、宽带化和小型化的设计要求。

发明内容

基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元及阵列天线，来克服微带结构存在损耗大辐射效率低的缺点，并实现天线低剖面、易集成、宽带化和小型化的设计要求。

一种毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元，包括单元本体，所述单元本体包括依次堆叠的辐射层单元、第一介质层单元、馈电层单元、第二介质层单元和金属接地层单元，在所辐射层单元上设有能产生90°相位差的缝隙结构；所述馈电层单元包括阻抗变换线，所述阻抗变换线与缝隙结构对应设置；在所述单元本体上设有与缝隙结构配合的半模基片集成波导谐振腔；所述缝隙结构与半模基片集成波导谐振腔的谐振频率为f₁，所述阻抗变换线与缝隙结构耦合的频率为f₂，

上述毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元是基于毫米波基片集成波导圆极化天线的改进。在毫米波基片集成波导圆极化天线的结构基础上对称减半，并采用阻抗变换线替换微带结构，阻抗变换线降低了损耗、提高了辐射效率。辐射层单元上的缝隙结构与半模基片集成波导谐振腔的谐振频率为f₁，所述阻抗变换线与半模基片集成波导谐振腔的耦合频率为f₂。在时，f₁和f₂之间能形成驻波小于2的带宽。如此在保证天线单元性能的条件下，减小毫米波基片集成波导圆极化天线单元尺寸，能实现了天线低剖面、易集成、宽带化和小型化的设计要求。

在其中一个实施例中，所述半模基片集成波导谐振腔包括设于单元本体上的多个金属过孔，多个所述金属过孔沿半圆曲线或者半框线均匀分布于缝隙结构的一侧。结构简单，易于集成。

在其中一个实施例中，所述金属过孔包括设于辐射层单元上的第一金属过孔、设于第一介质层单元的第二金属过孔，设于第一介质层单元的第二金属过孔，设于馈电层单元的第三金属过孔，设于第二介质层单元的第四金属过孔和设于金属接地层单元的第五金属过孔，所述第一金属过孔、第二金属过孔、第三金属过孔、第四金属过孔和第五金属过孔依次连通。馈电层单元设有的第三金属过孔将第二金属过孔和第四金属过孔连通，如此保证了金属过孔的连续完整。。

在其中一个实施例中，所述金属过孔包括设于辐射层单元上的第一金属过孔、设于第一介质层单元的第二金属过孔，设于第二介质层单元的第四金属过孔和设于金属接地层单元的第五金属过孔，所述第一金属过孔、第二金属过孔、第四金属过孔和第五金属过孔依次连通。在第一介质层单元与第二介质层单元之间不存在间隔缝隙时，第二金属过孔和第四金属过孔直接连通，如此保证了金属过孔的连续完整。

在其中一个实施例中，所述缝隙结构包括两条缝隙，两条缝隙相互垂直布置且在辐射层单元的边缘连通；或所述缝隙结构为45°单缝隙；或所述缝隙结构为螺旋形缝隙。采用这种结构，可以激励起两个幅度相等、相位相差90°的线极化波，使天线电场矢量末端的轨迹在垂直于传播方向的平面上投影形成一个圆，从而实现圆极化波的传播。

在其中一个实施例中，所述阻抗变换线为阶梯阻抗变换线、渐变阻抗变换线或曲折阻抗变换线。所述阻抗变换线能够与辐射层单元的缝隙耦合，从而展宽天线的轴比带宽和阻抗带宽。

在其中一个实施例中，所述两条缝隙的宽度相同，长度不同。所述结构可以产生两种正交的电场模式形成圆极化波向自由空间辐射。此种结构简化了双缝的设计，能实现通过改变双缝的长度来改变产生90°相位差。同时通过调整双缝的长度来能实现左旋圆极化天线或右旋圆极化天线。

一种阵列天线，包括天线本体，所述天线本体包括依次堆叠的辐射层、第一介质层、馈电层、第二介质层、馈电网络层、第三介质层和金属接地层；在所述辐射层上设有四个能够产生90°相位差的缝隙结构，四个缝隙结构呈2×2阵列分布；所述馈电层包括四个阻抗变换线，四个所述阻抗变换线与四个缝隙结构一一位置对应；所述馈电网络层包括电性连接的外接信号端和四个内接信号端，所述四个外接信号端与四个阻抗变换线一一对应并电性连接；在所述天线本体上设有四个所述半模基片集成波导谐振腔，四个半模基片集成波导谐振腔与四个缝隙结构一一对应配合；所述四个缝隙结构顺时针旋转相位差增加90°或者减少90°。阵列天线在以毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元为原型的基础上，将毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元阵列化。此种方式，使得阵列天线在各个方向上的幅度大小相等，矢量末端旋转的轨迹是一个圆，就形成了一个圆极化阵列天线。

在其中一个实施例中，还包括金属探针，穿过第二介质层的金属探针一端与所述内接电信号端连接，其另一端与阻抗变换线电性连接。使得馈电网络层与天线单元有效地集成在一起，避免了设计和加工的复杂性。

在其中一个实施例中，所述半模基片集成波导谐振腔，包括设于单元本体上的多个金属过孔，多个所述金属过孔沿半圆曲线或者半框线均匀分布于缝隙结构的一侧；所述金属过孔包括设于辐射层上的第一金属过孔、设于第一介质层的第二金属过孔，设于第一介质层的第二金属过孔，设于馈电层的第三金属过孔，设于第二介质层的第四金属过孔，设于馈电网络层的第六金属过孔、设于第三介质层的第七金属过孔和设于金属接地层的第五金属过孔，所述第一金属过孔、第二金属过孔、第三金属过孔、第四金属过孔、第六金属过孔、第七金属过孔和第五金属过孔依次连通。在第一介质层与第二介质层之间存在间隔缝隙、且在第二介质层与第三介质层之间存在间隔缝隙时，第二金属过孔与第四金属过孔之间间隔有缝隙，第六金属过孔和第五金属过孔之间间隔有缝隙，馈电层设有的第三金属过孔将第二金属过孔和第四金属过孔连通，馈电网络层6A设有的第七金属过孔将第六金属过孔和第五金属过孔连通，如此保证了金属过孔的连续完整。

附图说明

图1为本发明实施例一所述的毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元的结构示意图；

图2为图1的爆炸图；

图3为多个金属过孔沿半框线均匀分布的结构示意图；

图4为带有45°单缝隙的辐射层单元结构图；

图5为带有螺旋形缝隙的辐射层单元结构图；

图6为渐变阻抗变换线的结构示意图；

图7为曲折阻抗变换线的结构示意图；

图8为本发明实施例二所述的阵列天线的结构示意图；

图9为图7的爆炸图；

图10为辐射层的结构示意图；

图11为本发明实施例二阵列天线的阻抗带宽曲线图；

图12为本发明实施例二阵列天线的轴比带宽和增益变化曲线图。

附图标记说明：1、辐射层单元，11、缝隙结构，111、两条缝隙，112、螺旋形缝隙，113、45°单缝隙，12、第一金属过孔，2、第一介质层单元，22、第二金属过孔，3、馈电层单元，31、阻抗变换线，311、阶梯阻抗变换线，312、渐变阻抗变换线，313、曲折阻抗变换线，32、第三金属过孔，4、第二介质层单元，42、第四金属过孔，5、金属接地层单元，52、第五金属过孔，1A、辐射层，1a、连接部，2A、第一介质层，3A、馈电层，4A、第二介质层，5A、金属接地层，6A、馈电网络层，7A、第三介质层，62、第六金属过孔，72、第七金属过孔，8、金属探针。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一：

参见图1、图2，一种毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元，包括单元本体，所述单元本体包括依次堆叠的辐射层单元1、第一介质层单元2、馈电层单元3、第二介质层单元4和金属接地层单元5，在所辐射层单元1上设有能产生90°相位差的缝隙结构11；所述馈电层单元3包括阻抗变换线31，所述阻抗变换线31与缝隙结构11对应设置；在所述单元本体上设有与缝隙结构11配合的半模基片集成波导谐振腔；所述缝隙结构11与半模基片集成波导谐振腔的谐振频率为f₁，所述阻抗变换线31与缝隙结构11耦合的频率为f₂，

上述毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元是基于毫米波基片集成波导圆极化天线的改进。在毫米波基片集成波导圆极化天线的结构基础上对称减半，并采用阻抗变换线31替换微带结构，阻抗变换线降低了损耗、提高了辐射效率。辐射层单元1上的缝隙结构11与半模基片集成波导谐振腔的谐振频率为f₁，所述阻抗变换线31与半模基片集成波导谐振腔的耦合频率为f₂。在时，f₁和f₂之间能形成驻波小于2的带宽。如此在保证天线性能的条件下，减小毫米波基片集成波导圆极化天线单元尺寸，能实现了天线低剖面、易集成、宽带化和小型化的设计要求。

优选的，在半膜基片集成波导谐振腔的频率和辐射层单元1上缝隙结构11的频率，同时趋近于f₁的过程中，阻抗匹配且辐射效率逐渐提高；在二者频率均为f₁时，阻抗匹配最优且辐射效率最高。同时，阻抗变换线31与缝隙结构11耦合产生了耦合频率f₂，致使腔体有较强的负载效应，从而使得天线的两个简并模相互靠近，从而使天线获得较宽的工作带宽。

该毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元，极大地减少了单元本体的尺寸。与毫米波全模基片集成波导圆极化天线相比，尺寸仅有其一半，但性能与其相当，也具有高Q值，低损耗，重量轻和便于微带电路集成等优点。

具体的，所述半模基片集成波导谐振腔包括设于单元本体上的多个金属过孔，多个所述金属过孔沿半圆曲线或者半框线均匀分布于缝隙结构11的一侧。结构简单，易于集成。

具体的，参见图3，上述半框线包括呈“匸”形的三段线。

在本实施例中，对辐射层单元1、第一介质层单元2、馈电层单元3、第二介质层单元4和金属接地层单元5采用普通的压紧装配时，第一介质层单元2与第二介质层单元4之间会存在间隔缝隙，此时上述的金属过孔包括设于辐射层单元1上的第一金属过孔12、设于第一介质层单元2的第二金属过孔22，设于馈电层单元3的第三金属过孔32，设于第二介质层单元4的第四金属过孔42和设于金属接地层单元5的第五金属过孔52，所述第一金属过孔12、第二金属过孔22、第三金属过孔32、第四金属过孔42和第五金属过孔52依次连通。馈电层单元3设有的第三金属过孔32将第二金属过孔22和第四金属过孔42连通，如此保证了金属过孔的连续完整。

在其他实施例中，对辐射层单元1、第一介质层单元2、馈电层单元3、第二介质层单元4和金属接地层单元5采用烘压装配时，第一介质层单元2与第二介质层单元4之间不存在间隔缝隙，此时所述金属过孔包括设于辐射层单元1上的第一金属过孔12、设于第一介质层单元2的第二金属过孔22，设于第一介质层单元2的第二金属过孔22，设于第二介质层单元4的第四金属过孔42和设于金属接地层单元5的第五金属过孔52，所述第一金属过孔12、第二金属过孔22、第四金属过孔42和第五金属过孔52依次连通。如此保证了金属过孔的连续完整。

具体的，参见图3，上述缝隙结构11包括两条缝隙111，两条缝隙111相互垂直布置且在辐射层单元1的边缘连通；或参见图4，所述缝隙结构11为45°单缝隙113，所述45°单缝隙113延伸至辐射层单元1的边缘；或参见图5，所述缝隙结构11为螺旋形缝隙112。

采用这种结构，可以激励起两个幅度相等、相位相差90°的线极化波，使天线电场矢量末端的轨迹在垂直于传播方向的平面上投影形成一个圆，从而实现圆极化波的传播。

参见图2中的辐射层单元1，缝隙结构11包括两条缝隙111，两条缝隙111相互垂直布置且在辐射层单元1的边缘连通，所述两条缝隙111的宽度相同，长度不同。通过调整两个缝隙的长度能够产生90°相位差，从而实现天线的圆极化性能。调整两条缝隙111的长度比例，可以形成左旋圆极化天线或右旋圆极化天线。

优选的，所述阻抗变换线31为阶梯阻抗变换线311、渐变阻抗变换线312或曲折阻抗变换线313。

所述阻抗变换线31能够与辐射层单元1的缝隙结构11耦合可产生谐振频率f₂，从而展宽天线的轴比带宽和阻抗带宽。

参见图2中的馈电层单元3，上述阶梯阻抗变换线311包括连接的微带枝节和矩形枝节，矩形枝节与缝隙结构11对应，微带枝节向外延伸并用于外接。阶梯阻抗变换线311与辐射层单元1的缝隙结构11耦合产生谐振频率f₂。通过改变矩形枝节的长度和宽度可以调整谐振回路的电容，从而调整天线的阻抗，如此实现天线工作带宽的展宽。此种通过调整矩形枝节尺寸来调整天线阻抗的方式，结构简单，调整方便。前述的谐振回路包含辐射单元等效电路，单元馈电线等效电路以及辐射单元与单元馈电线间的耦合电容。

参见图6，上述渐变阻抗变换线312是渐变枝节，该渐变枝节的宽度连续地变窄，其宽端与缝隙结构11对应，其窄端向外延伸并用于外接。渐变阻抗变换线312与辐射层单元1的缝隙结构11耦合产生谐振频率f₂。通过改变渐变枝节的尺寸可以调整谐振回路的电容，从而调整天线的阻抗，如此实现天线工作带宽的展宽。此种调整渐变枝节尺寸来调整天线阻抗的方式，结构简单，调整方便。

参见图7，上述曲折阻抗变换线313是包括多段相连的枝节，多段枝节间呈蛇形布置。其一端与缝隙结构11对应，其另一端向外延伸并用于外接。曲折阻抗变换线313与辐射层单元1的缝隙结构11耦合产生谐振频率f₂。通过改变多段枝节的尺寸可以调整谐振回路的电容，从而调整天线的阻抗，如此实现天线工作带宽的展宽。此种调整渐变枝节尺寸来调整天线阻抗的方式，结构简单，调整方便。

在2011年，Chen Aixin.在IEEE Antennas and Wireless Propagation Letter发表题为Development of a Ka-band wideband circularly polarized 64-elementmicrostrip antenna array with double application of the sequential rotationfeeding technique的文章，以单层单点馈电的方形切角圆极化微带天线单元为基础，分别采用顺序旋转馈电及串并馈电方式设计了圆极化微带天线阵列，轴比带宽比较窄，为5.6％。

在2012年，Y.Li等在IEEE Transactions on Antennas and Propagation发表题为“Axial ratio bandwidth enhancement of 60-GHz substrate integratedwaveguide-fed circularly polarized LTCC antenna array”的文章，采用SIW缝隙作为背腔激励源，实现了约14％的阻抗带宽，10％的轴比带宽。

在2015年，Hassan Gharibi等在IEEE Transactions on Antennas andPropagation发表题为“Design of a Compact High-Efficiency Circularly PolarizedMonopulse Cavity-Backed Substrate Integrated Waveguide Antenna”的文章，采用全模SIW背腔谐振结构作为辐射源，设计的单脉冲圆极化阵列天线实现了2.4％的阻抗带宽，1.75％的轴比带宽。

上述文献中均是全模SIW谐振天线的性能介绍。本实施例毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元的测试指标：阻抗带宽达到30％，圆极化轴比带宽达到16％。全模天线与本实施例相比，存在结构尺寸大，带宽窄的问题。

例1-例5是全模基片集成波导天线单元的性能：

例6-例7是半膜基片集成波导天线单元的性能；

例1-例5是毫米波全模基片集成波导圆极化天线单元的实验数据。例1-例5中，有环形和矩形结构的谐振腔；缝隙结构有圆形或者矩形开槽。

例6-例7都是毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元的实验数据。其中例6的缝隙结构采用的是三角形单缝，例7的馈电层单元采用的是微带贴片耦合。

从比较可以看出本实施例的天线在小型化、高增益、宽频带方面较其他天线有明显优势。

实施例二：

结合图8和图9，本实施例的阵列天线包括天线本体，所述天线本体包括依次堆叠的辐射层1A、第一介质层2A、馈电层3A、第二介质层4A、馈电网络层6A、第三介质层7A和金属接地层5A；在所述辐射层1A上设有四个能够产生90°相位差的缝隙结构11，四个缝隙结构11呈2×2阵列分布；所述馈电层3A包括四个阻抗变换线31，四个所述阻抗变换线31与四个缝隙结构11一一对应；所述馈电网络层6A包括电性连接的外接信号端和四个内接信号端，所述四个外接信号端与四个阻抗变换线31一一对应并电性连接；在所述天线本体上设有四个所述半模基片集成波导谐振腔，四个半模基片集成波导谐振腔与四个缝隙结构11一一对应配合；对应的所述缝隙结构11与半模基片集成波导谐振腔的谐振频率为f₁，对应的所述阻抗变换线31与缝隙结构11耦合的频率为f₂，所述四个缝隙结构11沿顺时针方向相位差依次增加90°或者减少90°。

此种方式，使得阵列天线在各个方向上的幅度大小相等，矢量末端旋转的轨迹是一个圆，就形成了一个圆极化阵列天线。采用这种馈电网络层6A结构更加简单紧凑，馈线路径较短，辐射单元和馈线之间的耦合效应较小，能量分布均衡，可以显著地降低馈线的损耗，提高天线阵列的增益和辐射效率。

将半模基片集成波导圆极化天线单元组成圆极化阵列，可进一步提高天线增益，拓展带宽，改善圆极化特性。

将半模基片集成波导圆极化天线单元顺序旋转构建2×2圆极化阵列，2×2天线阵列的馈电网络层6A通过四条臂相差90°来改善圆极化纯度。同时，利用四个单元与馈电网络层6A空间集成，来满足小型化和结构紧凑的设计要求。

具体的，在对应的内接信号端和阻抗变换线31之间设有穿过第二介质层4A的金属探针8，所述金属探针8与二者电性连接。

使得馈电网络层6A与半模基片集成波导圆极化天线单元有效地集成在一起，避免了设计和加工的复杂性。

参见图8，在本实施例中对辐射层1A、第一介质层2A、馈电层3A、第二介质层4A、馈电网络层6A、第三介质层7A和金属接地层5A采用普通的压紧装配时，第一介质层2A和第二介质层4A之间有间距，第二介质层4A与第三介质层7A之间有间距。此时上述的半模基片集成波导谐振腔，包括设于单元本体上的多个金属过孔，多个所述金属过孔沿半圆曲线或者半框线均匀分布于缝隙结构11的一侧；所述金属过孔包括设于辐射层1A上的第一金属过孔12、设于第一介质层2A的第二金属过孔22，设于第一介质层2A的第二金属过孔22，设于馈电层3A的第三金属过孔32，设于第二介质层4A的第四金属过孔42，设于馈电网络层6A的第六金属过孔62、设于第三介质层7A的第七金属过孔72和设于金属接地层5A的第五金属过孔52，所述第一金属过孔12、第二金属过孔22、第三金属过孔32、第四金属过孔42、第六金属过孔62、第七金属过孔72和第五金属过孔52依次连通。

馈电层3A设有的第三金属过孔32将第二金属过孔22和第四金属过孔42连通，馈电网络层6A设有的第六金属过孔62将第四金属过孔42和第七金属过孔72连通，如此保证了金属过孔的连续完整。

在其他实施例中，在辐射层1A、第一介质层2A、馈电层3A、第二介质层4A、馈电网络层6A、第三介质层7A和金属接地层5A采用烘压装配时，第一介质层2A和第二介质层4A之间没有间距，第二介质层4A与第三介质层7A之间没有间距。此时上述的半模基片集成波导谐振腔，包括设于单元本体上的多个金属过孔，多个所述金属过孔沿半圆曲线或者半框线均匀分布于缝隙结构11的一侧；所述金属过孔包括设于辐射层1A上的第一金属过孔12、设于第一介质层2A的第二金属过孔22，设于第一介质层2A的第二金属过孔22，设于第二介质层4A的第四金属过孔42，设于第三介质层7A的第七金属过孔72和设于金属接地层5A的第五金属过孔52，所述第一金属过孔12、第二金属过孔22、第四金属过孔42、第七金属过孔72和第五金属过孔52依次连通。如此保证了金属过孔的连续完整。本实施例中，上述的缝隙结构11可以采用实施例一中三种缝隙结构中的一种，上述的阻抗变换线31可以采用实施例一中三种阻抗变换线中的一种。

参见图10中的馈电层1A，该馈电层1A包括实施例一中的四个辐射层单元1，四个阵列间隔排布的辐射层单元1通过连接部1a连接固定。

参见图11，本实施例2×2阵列天线的阻抗带宽曲线图；阵列天线的阻抗带宽能达到30％。

参见图12，本实施例2×2阵列天线的轴比带宽和增益变化曲线图。测量的圆极化轴比带宽达到16％，最大增益达到11dB。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元，其特征在于，包括单元本体，所述单元本体包括依次堆叠的辐射层单元、第一介质层单元、馈电层单元、第二介质层单元和金属接地层单元，

在所辐射层单元上设有能产生90°相位差的缝隙结构；

所述馈电层单元包括阻抗变换线，所述阻抗变换线与缝隙结构对应设置；

在所述单元本体上设有与缝隙结构配合的半模基片集成波导谐振腔；

所述缝隙结构与半模基片集成波导谐振腔的谐振频率为f₁，所述阻抗变换线与缝隙结构耦合的频率为f₂，

2.根据权利要求1所述的毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元，其特征在于，所述半模基片集成波导谐振腔包括设于单元本体上的多个金属过孔，多个所述金属过孔沿半圆曲线或者半框线均匀分布于缝隙结构的一侧。

3.根据权利要求2所述的毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元，其特征在于，所述金属过孔包括设于辐射层单元上的第一金属过孔、设于第一介质层单元的第二金属过孔，设于第一介质层单元的第二金属过孔，设于馈电层单元的第三金属过孔，设于第二介质层单元的第四金属过孔和设于金属接地层单元的第五金属过孔，所述第一金属过孔、第二金属过孔、第三金属过孔、第四金属过孔和第五金属过孔依次连通。

4.根据权利要求2所述的毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元，其特征在于，所述金属过孔包括设于辐射层单元上的第一金属过孔、设于第一介质层单元的第二金属过孔，设于第一介质层单元的第二金属过孔，设于第二介质层单元的第四金属过孔和设于金属接地层单元的第五金属过孔，所述第一金属过孔、第二金属过孔、第四金属过孔和第五金属过孔依次连通。

5.根据权利要求1所述的毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元，其特征在于，所述缝隙结构包括两条缝隙，两条缝隙相互垂直布置且在辐射层单元的边缘连通；或所述缝隙结构为45°单缝隙；或所述缝隙结构为螺旋形缝隙。

6.根据权利要求1所述的毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元，其特征在于，所述阻抗变换线为阶梯阻抗变换线、渐变阻抗变换线或曲折阻抗变换线。

7.根据权利要求5所述的毫米波半模基片集成波导圆极化天线单元，其特征在于，所述两条缝隙的宽度相同，长度不同。

8.一种阵列天线，其特征在于，包括天线本体，所述天线本体包括依次堆叠的辐射层、第一介质层、馈电层、第二介质层、馈电网络层、第三介质层和金属接地层；

在所述辐射层上设有四个能够产生90°相位差的缝隙结构，四个缝隙结构呈2×2阵列分布；

所述馈电层包括四个阻抗变换线，四个所述阻抗变换线与四个缝隙结构一一位置对应；

所述馈电网络层包括电性连接的外接信号端和四个内接信号端，所述四个外接信号端与四个阻抗变换线一一对应并电性连接；

在所述天线本体上设有四个半模基片集成波导谐振腔，四个所述半模基片集成波导谐振腔与四个缝隙结构一一对应配合；

对应的所述缝隙结构与半模基片集成波导谐振腔的谐振频率为f₁，对应的所述阻抗变换线与缝隙结构耦合的频率为f₂，

所述四个缝隙结构沿顺时针旋转相位差依次增加90°或者减少90°。

9.根据权利要求8所述的阵列天线，其特征在于，在对应的内接信号端和阻抗变换线之间设有穿过第二介质层的金属探针，所述金属探针与二者电性连接。

10.根据权利要求8所述的阵列天线，其特征在于，所述半模基片集成波导谐振腔，包括设于单元本体上的多个金属过孔，多个所述金属过孔沿半圆曲线或者半框线均匀分布于缝隙结构的一侧；所述金属过孔包括设于辐射层上的第一金属过孔、设于第一介质层的第二金属过孔，设于第一介质层的第二金属过孔，设于馈电层的第三金属过孔，设于第二介质层的第四金属过孔，设于馈电网络层的第六金属过孔、设于第三介质层的第七金属过孔和设于金属接地层的第五金属过孔，所述第一金属过孔、第二金属过孔、第三金属过孔、第四金属过孔、第六金属过孔、第七金属过孔和第五金属过孔依次连通。