專利名稱：新型寬頻帶微帶貼片天線陣列的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微帶貼片天線陣列結構，尤其是一種小型的孔徑耦合的微帶貼片天線陣列。
背景技術：
微帶天線是七十年代初期研制成功的一種新型天線，與常用微波天線相比，它具有體積小、重量輕、低剖面、能與載體共形、制造簡單、成本低、易于和微帶線路集成等特點。 微帶貼片天線是微帶天線的一種，以其相對效率高、分析方法成熟而得到廣泛的應用，但其頻帶窄的缺點限制了其應用領域。微帶貼片天線的窄頻特性，由其高Q的諧振本性所決定。這意味著，當在諧振時實現(xiàn)了匹配，而當頻率偏離諧振時電抗分量急劇變動使之失配。展寬頻帶的方法可以由降低Q 值的各個方面去探求，也可考慮用附加的匹配措施來實現(xiàn)。常用的方法有采用厚基板，采用 、較小或tan δ較大的基板，附加阻抗匹配網(wǎng)絡，采用多層結構，在貼片或接地板“開窗”， 非線性基板材料，非線性調(diào)整元件，楔形或階梯形基板等，其中，最有效的常用方法是采用 “開窗”孔徑耦合的形式，饋電線通過耦合槽將能量饋送給貼片，再向自由空間輻射。在陣列天線設計過程中需在陣列環(huán)境中考察單元特性，對單元進行調(diào)整，以滿足工作帶寬內(nèi)的匹配要求和輻射特性。這是一項非常繁瑣的工作，也是陣列天線設計的必經(jīng)之路?，F(xiàn)有技術中，由這種帶耦合槽的微帶貼片天線單元組成陣列時，各個耦合槽的長度都是相等的。由相同的天線單元組成陣列，可以帶來仿真建模及設計上的方便，對于由成百上千個天線單元組成的超大型陣列尤其如此，但是，對于小型的孔徑耦合微帶貼片天線陣列則限制了其參數(shù)調(diào)整的自由度。例如，為得到較低的天線副瓣電平則需要調(diào)整每個單元饋電幅度分布，在等長耦合槽情況下只能調(diào)整每個單元的饋電線的阻抗(反映在饋電線印制圖形上即是調(diào)整其寬度)，同時還要調(diào)整相應的饋電線阻抗變換段，有時會遇到饋電線非常細，已經(jīng)無法進一步調(diào)整，而且較細的微帶線加工時也會帶來較大的加工誤差，此調(diào)試過程非常繁瑣，要花費大量的時間和精力，結果還不一定能滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題在于提供一種新型寬頻帶微帶貼片天線陣列，其結構簡單， 設計調(diào)試過程方便快捷，效果理想。本發(fā)明采用如下技術方案包括陣列本體，所述陣列本體由設有耦合槽的數(shù)個輻射單元組成，各個輻射單元耦合槽的長度設置方式是在陣列本體上由中間向兩端遞減。其原理是各個耦合槽長度由中間向兩端遞減，相當于改變了饋電線耦合到貼片的激勵電流， 比起調(diào)整饋電網(wǎng)絡來簡單方便，還更有效。一種改進是，所述陣列本體設置有六個輻射單元，設有相同長度耦合槽的輻射單元在陣列本體上成對設置。另一種改進是，所述六個輻射單元包括六個耦合槽；六個耦合槽包括從左至右依次排列的第一耦合槽、第二耦合槽、第三耦合槽、第四耦合槽、第五耦合槽、第六耦合槽；第一耦合槽和第六耦合槽的長度相等，為48毫米；第二耦合槽和第五耦合槽的長度相等，為 50毫米；第三耦合槽和第四耦合槽的長度相等，為56毫米。本發(fā)明采用了耦合槽長度漸變的孔徑耦合形式，陣列本體上各個耦合槽長度由中間向兩端遞減，相當于改變了饋電線耦合到貼片的激勵電流，其結構簡單，簡化了設計調(diào)試過程，計算機仿真設計階段考察天線輻射特性時，饋電線不需調(diào)整，可直觀方便地觀察到天線陣列的波束寬度、副瓣、增益等輻射性能。


圖1是本發(fā)明的輻射單元立體結構示意圖。圖2是多個輻射單元組成的天線陣列結構示意圖。
具體實施例方式如圖1、圖2所示，本發(fā)明一種實施例包括陣列本體1，所述陣列本體1由設有耦合槽的數(shù)個輻射單元組成，各個輻射單元耦合槽的長度設置方式是在陣列本體1上由中間向兩端遞減，所述陣列本體1設置有六個輻射單元，設有相同長度耦合槽的輻射單元在陣列本體1上成對設置，所述六個輻射單元包括六個耦合槽；六個耦合槽包括從左至右依次排列的第一耦合槽a、第二耦合槽b、第三耦合槽C、第四耦合槽d、第五耦合槽e、第六耦合槽 f ；第一耦合槽a和第六耦合槽f的長度相等，為48毫米；第二耦合槽b和第五耦合槽e的長度相等，為50毫米；第三耦合槽c和第四耦合槽d的長度相等，為56毫米。為展寬工作頻帶，本微帶天線陣列采用孔徑耦合形式，功分饋電網(wǎng)絡15采用一體化設計，形成帶狀線結構；饋電線14的設于中層介質(zhì)板16和下層介質(zhì)板17之間，下層的介質(zhì)板17底面為金屬接地層18，中層介質(zhì)板16表面為開有矩形耦合槽19 (共6個耦合槽19)的金屬層20 ；耦合槽19與金屬貼片單元12 (共6個貼片單元12)之間是空氣間隙13，貼片單元12上方是上層介質(zhì)板，起支撐貼片單元12和天線罩的作用。如圖2所示，各個耦合槽19的長度由中間向兩端遞減，相當于改變了饋電線14耦合到貼片單元12的激勵電流，有效地降低了天線副瓣電平，比調(diào)整饋電網(wǎng)絡15更加簡單方便，還更有效。對比試驗結果表明，6個耦合槽長度均為56毫米的樣機天線，其頻帶內(nèi)駐波系數(shù) VSffR最大值達到了 7. 0，采用ANSOFT HFSS軟件仿真計算得到加工尺寸數(shù)據(jù)，其頻帶內(nèi)副瓣電平為_14dB，都不滿足要求。采用本發(fā)明，陣列本體1的6個耦合槽長度由中間向兩端遞減，經(jīng)數(shù)次仿真計算即可找到合適的尺寸，本實施例的尺寸匹配，經(jīng)過實測頻帶內(nèi)副瓣電平優(yōu)于_22dB，省去了仿真階段調(diào)饋電線的繁瑣程序，節(jié)約了大量時間；調(diào)試階段對樣機天線饋電線的長度進行調(diào)整，使得頻帶內(nèi)駐波系數(shù)VSWR最大值降到1. 60以下，完全滿足設計要求。這樣大大提高了研制效率和節(jié)約了成本。與發(fā)明類似的同類結構的等效變換，均落入本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種新型寬頻帶微帶貼片天線陣列，包括陣列本體，所述陣列本體由設有耦合槽的數(shù)個輻射單元組成，其特征在于各個輻射單元耦合槽的長度設置方式是在陣列本體上由中間向兩端遞減。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種新型寬頻帶微帶貼片天線陣列，其特征在于所述陣列本體設置有六個輻射單元，設有相同長度耦合槽的輻射單元在陣列本體上成對設置。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種新型寬頻帶微帶貼片天線陣列，其特征在于所述六個輻射單元包括六個耦合槽；六個耦合槽包括從左至右依次排列的第一耦合槽、第二耦合槽、 第三耦合槽、第四耦合槽、第五耦合槽、第六耦合槽；第一耦合槽和第六耦合槽的長度相等， 為48毫米；第二耦合槽和第五耦合槽的長度相等，為50毫米；第三耦合槽和第四耦合槽的長度相等，為56毫米。
全文摘要
一種新型寬頻帶微帶貼片天線陣列，包括陣列本體，所述陣列本體由設有耦合槽的數(shù)個輻射單元組成，其特征在于各個輻射單元耦合槽的長度設置方式是在陣列本體上由中間向兩端遞減。一種改進是所述陣列本體設置有六個輻射單元，設有相同長度耦合槽的輻射單元在陣列本體上成對設置。本發(fā)明結構簡單，其設計調(diào)試過程簡便，仿真設計階段饋電線不需調(diào)整，可在計算機上直觀方便地觀察到天線陣列的波束寬度、副瓣、增益等輻射性能。
文檔編號H01Q21/00GK102354797SQ20111016922
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月21日 優(yōu)先權日2011年6月21日
發(fā)明者卿海, 曾傳寶, 李福軍, 汪波, 王學良, 趙玉國, 錢俊輝, 陳斌 申請人:零八一電子集團有限公司