一种低剖面宽带阵列天线

专利摘要:
本实用新型公开了一种低剖面宽带阵列天线，属于天线技术领域；其中，振子单元为平行双线馈电异面印刷偶极子，分别印刷在微波介质板两面。合成网络为采用基于指数线阻抗变换的宽带平行双线合成馈电网络。印刷偶极子和合成网络集成在同一张微波介质板上。周期性加载层采用微波介质板印刷的周期正方形金属涂层，正方形尺寸小于中心频率的0.08波长。本实用新型具有优良的电气性能和低剖面的特性。
公开号:CN214336909U
申请号:CN202120687016.XU
申请日:2021-04-02
公开日:2021-10-01
发明作者:赵东贺；王亮；肖松；卢飞宇；牛传峰；吴旭；张廷恒；杜银瑜
申请人:54TH RESEARCH INSTITUTE OF CHINA ELECTRONICS TECHNOLOGY GROUP CORP；
IPC主号:H01Q1-36

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及到天线技术领域，特别涉及一种低剖面宽带阵列天线。
[n0002] 偶极子天线是天线最典型的形式之一，尤其是带反射板的偶极子天线，由于其带宽宽，定向性能好，结构简单可靠等优点，广泛用于卫星通信、手机通信和电子对抗等领域。
[n0003] 目前常用的偶极子天线形式主要有板线结构偶极子天线、十字形偶极子天线和印刷偶极子天线。板线结构偶极子天线主要由天线偶极子、板线巴伦和金属反射底板组成，结构简单可靠，主要为单线极化使用；十字形偶极子天线主要由十字偶极子，金属底板和馈电电缆组成，已于实现双线极化和圆极化，在基站天线中主要使用该形式，振子可以为金属振子，也可以为介质印刷结构。印刷偶极子天线随着微波介质板的广泛使用而逐渐发展起来，主要由印刷偶极子、带线/微带线巴伦和金属反射板组成，偶极子和天线巴伦集成在同一微波介质板上。
[n0004] 上述三种天线都需要接插件或射频电缆作为输出，作为阵列天线单元使用时无法与天线的合成网络集成在一起，需增加外接电缆和功分器实现这列合成，天线合成网络复杂，损耗大，天线整体高度很高，为解决该问题，出现了平面印刷偶极子天线，平板印刷偶极子天线与上述三种天线区别主要是天线偶极子采用平面结构，合成网络采用平行双线网络，通过这样的设计使天线偶极子与馈电网络集成在同一张微波介质板上，解决了上述三种天线馈电网络无法集成的问题。但由于偶极子天线的阻抗与天线金属反射底板的距离有关，这三种偶极子天线的要实现66.7％相对带宽内良好的阻抗匹配特性，高度通常为0.2低频波长左右，这样在作为低频段使用，尤其是L频段以下频率使用时，天线剖面高。
[n0005] 有鉴于此，本实用新型提供了一种低剖面宽带阵列天线。该天线具有优良的电气性能和低剖面的特性。
[n0006] 为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：
[n0007] 一种低剖面宽带阵列天线，包括同轴馈电接口，还包括顺次层叠的介质匹配层、周期性加载层和金属地板；所述介质匹配层与周期性加载层之间以及周期性加载层和金属地板之间均设有空气层；
[n0008] 所述介质匹配层包括第一微波介质基板；第一微波介质板上设有振子单元，所述振子单元为平行双线馈电异面印刷偶极子；所述平行双线馈电异面印刷偶极子包括合成网络，所述合成网络为基于指数线阻抗变换的宽带平行双线合成馈电网络；
[n0009] 所述周期性加载层包括第二微波介质基板，第二微波介质板上设有以矩形阵列方式排布的正方形金属涂层；
[n0010] 所述同轴馈电接口的内导体和外导体分别连接第一微波介质板上表面合成网络的主路或和下表面合成网络的主路。
[n0011] 进一步的，所述基于指数线阻抗变换的宽带平行双线合成馈电网络为一分八的馈电网络，所述平行双线馈电异面印刷偶极子包括金属贴片；所述第一微波介质板上、下表面的馈电网络投影相重合；所述馈电网络的支路末端均与金属贴片连接，金属贴片位于支路末端的一侧；第一微波介质板上、下表面位置相对应的金属贴片分别位于支路末端的异侧。
[n0012] 进一步的，所述正方形金属涂层的边长小于中心频率的0.08倍波长。
[n0013] 进一步的，所述第一微波介质板上表面馈电网络的主路连接有矩形匹配枝节，同轴馈电接口的内导体通过矩形匹配枝节连接第一微波介质板上表面合成网络的主路；所述第一微波介质板下表面馈电网络的主路连接有梯形匹配枝节，同轴馈电接口的外导体通过梯形匹配枝节连接第一微波介质板下表面合成网络的主路。
[n0014] 进一步的，所述梯形匹配枝节位于矩形匹配枝节的正下方。
[n0015] 本实用新型采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
[n0016] 1、本实用新型采用周期性加载层来降低天线的高度，隐蔽性更好。
[n0017] 2、本实用新型在介质匹配层与周期性加载层之间以及周期性加载层和金属地板之间均设空气层，使得天线的重量更轻。
[n0018] 3、本实用新型降低天线的高度为原来的50％，天线剖面低，结构更加稳定。
[n0019] 图1是本实用新型实施例的结构示意图。
[n0020] 图2是图1中第一微波介质板下表面的结构示意图。
[n0021] 图3是图1中第二微波介质板上表面的结构示意图。
[n0022] 图中，1、第一微波介质板，2、第二微波介质板，3、金属地板，4、馈电网络，5、金属贴片，6、矩形匹配枝节，7、梯形匹配枝节。
[n0023] 下面，结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。
[n0024] 为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[n0025] 一种低剖面宽带阵列天线，包括同轴馈电接口，还包括顺次层叠的介质匹配层、周期性加载层和金属地板3；所述介质匹配层与周期性加载层之间以及周期性加载层和金属地板之间均设有空气层；
[n0026] 所述介质匹配层包括第一微波介质基板1；第一微波介质板上设有振子单元，所述振子单元为平行双线馈电异面印刷偶极子；所述平行双线馈电异面印刷偶极子包括合成网络，所述合成网络为基于指数线阻抗变换的宽带平行双线合成馈电网络；
[n0027] 所述周期性加载层包括第二微波介质基板2，第二微波介质板上设有以矩形阵列方式排布的正方形金属涂层；
[n0028] 所述同轴馈电接口的内导体和外导体分别连接第一微波介质板上表面合成网络的主路或和下表面合成网络的主路。
[n0029] 进一步的，所述基于指数线阻抗变换的宽带平行双线合成馈电网络为一分八的馈电网络4，所述平行双线馈电异面印刷偶极子包括金属贴片5；所述第一微波介质板上、下表面的馈电网络投影相重合；所述馈电网络的支路末端均与金属贴片连接，金属贴片位于支路末端的一侧；第一微波介质板上、下表面位置相对应的金属贴片分别位于支路末端的异侧。
[n0030] 进一步的，所述正方形金属涂层的边长小于中心频率的0.08倍波长。
[n0031] 进一步的，所述第一微波介质板上表面馈电网络的主路连接有矩形匹配枝节6，同轴馈电接口的内导体通过矩形匹配枝节连接第一微波介质板上表面合成网络的主路；所述第一微波介质板下表面馈电网络的主路连接有梯形匹配枝节7，同轴馈电接口的外导体通过梯形匹配枝节连接第一微波介质板下表面合成网络的主路。
[n0032] 进一步的，所述梯形匹配枝节位于矩形匹配枝节的正下方。
[n0033] 下面为一更具体的实施例：
[n0034] 参照图1至图3，本实施例包括振子单元、合成网络，金属地板和周期性加载层的低剖面宽带阵列天线。振子单元为平行双线馈电异面印刷偶极子，分别印刷在微波介质板两面。合成网络为采用基于指数线阻抗变换的宽带平行双线合成馈电网络。
[n0035] 振子单元、合成网络和匹配转换集成在同一张微波介质板上。周期性加载层采用微带印刷的正方形金属涂层，正方形尺寸小于中心频率的0.08波长。周期性加载层在金属地板和介质匹配层之间，天线的介质匹配层和周期性加载层通过介质支撑固定在金属地板上3。
[n0036] 本实施例通过在印刷偶极子与金属反射底板底板之间增加采用金属微结构加载的方式得到一种电气性能优良的低剖面宽带平板天线，在66.7％频率带宽范围内电压驻波比小于2.0，天线高度为0.1倍低频波长。
[n0037] 本实施例介质匹配层的第一微波介质板上表面的金属贴片位于其对应馈电网络的左侧，下表面的金属贴片位于其对应馈电网络的右侧。
[n0038] 本实用新型的简要工作原理：
[n0039] 平行双线馈电异面印刷偶极子通过金属地板对电磁波的反射作用形成定向辐射，通过平行双线转微带结构实现印刷偶极子的平衡馈电和超宽带高阻抗到低阻抗匹配，通过在印刷偶极子和金属底板之间增加金属微结构加载，改变偶极子与金属地板之间的相位分布，最终得到一种具有低剖面特性的电气性能优良的超宽带平板天线单元。

权利要求:
Claims (5)
[0001] 1.一种低剖面宽带阵列天线，包括同轴馈电接口，其特征在于，还包括顺次层叠的介质匹配层、周期性加载层和金属地板(3)；所述介质匹配层与周期性加载层之间以及周期性加载层和金属地板之间均设有空气层；
所述介质匹配层包括第一微波介质基板(1)；第一微波介质板上设有振子单元，所述振子单元为平行双线馈电异面印刷偶极子；所述平行双线馈电异面印刷偶极子包括合成网络，所述合成网络为基于指数线阻抗变换的宽带平行双线合成馈电网络；
所述周期性加载层包括第二微波介质基板(2)，第二微波介质板上设有以矩形阵列方式排布的正方形金属涂层；
所述同轴馈电接口的内导体和外导体分别连接第一微波介质板上表面合成网络的主路或和下表面合成网络的主路。
[0002] 2.根据权利要求1所述的一种低剖面宽带阵列天线，其特征在于，所述基于指数线阻抗变换的宽带平行双线合成馈电网络为一分八的馈电网络(4)，所述平行双线馈电异面印刷偶极子包括金属贴片(5)；所述第一微波介质板上、下表面的馈电网络投影相重合；所述馈电网络的支路末端均与金属贴片连接，金属贴片位于支路末端的一侧；第一微波介质板上、下表面位置相对应的金属贴片分别位于支路末端的异侧。
[0003] 3.根据权利要求1所述的一种低剖面宽带阵列天线，其特征在于，所述正方形金属涂层的边长小于中心频率的0.08倍波长。
[0004] 4.根据权利要求2所述的一种低剖面宽带阵列天线，其特征在于，所述第一微波介质板上表面馈电网络的主路连接有矩形匹配枝节(6)，同轴馈电接口的内导体通过矩形匹配枝节连接第一微波介质板上表面合成网络的主路；所述第一微波介质板下表面馈电网络的主路连接有梯形匹配枝节(7)，同轴馈电接口的外导体通过梯形匹配枝节连接第一微波介质板下表面合成网络的主路。
[0005] 5.根据权利要求4所述的一种低剖面宽带阵列天线，其特征在于，所述梯形匹配枝节位于矩形匹配枝节的正下方。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120687016.XU|CN214336909U|2021-04-02|2021-04-02|一种低剖面宽带阵列天线|CN202120687016.XU| CN214336909U|2021-04-02|2021-04-02|一种低剖面宽带阵列天线|