本發(fā)明屬于通信和監(jiān)測(cè)天線的技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及共口徑天線,尤其是一種共口徑的多天線。
背景技術(shù):
在通信和雷達(dá)中,不同頻段的單元或陣列往往獨(dú)立布局分別工作,并保證足夠的隔離,但這使得天線的所占的面積非常大,尤其是對(duì)于同一個(gè)方向工作時(shí),導(dǎo)致系統(tǒng)的體積增大。如果能把不同頻段的天線放在同一口徑,甚至是不同模式工作的同一頻段的天線放在同一個(gè)口面,只要保證有足夠高的隔離度,就能提高系統(tǒng)的集成度,大大減小系統(tǒng)的表面積和體積。
經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn),《中國空間科學(xué)技術(shù)》2012年10月,劉洋等人發(fā)表了“Ku/Ka雙頻共口徑微帶陣列天線研究”,通過采用十字形的Ku單元,并在Ku單元間布局Ka單元,實(shí)現(xiàn)共口徑陣列。因?yàn)閮蓚€(gè)頻段陣元交替分布,使得饋電比較復(fù)雜。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷,本發(fā)明的目的是提供一種緊湊式的共口徑天線。
根據(jù)本發(fā)明提供的一種共口徑天線,包括金屬地板、第一輻射貼片、第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層、第一饋電端口、環(huán)形饋電帶線、第二輻射貼片、第三介質(zhì)層、第二饋電端口;
金屬地板、第一介質(zhì)層、環(huán)形饋電帶線、第二介質(zhì)層、第一輻射貼片、第三介質(zhì)層、第二輻射貼片依次設(shè)置;
第一饋電端口連接金屬地板、環(huán)形饋電帶線;
第二饋電端口連接金屬地板、環(huán)形饋電帶線、第一輻射貼片。
優(yōu)選地,金屬地板設(shè)置有第一通孔、第二通孔;第一通孔、第二通孔貫穿金屬地板的上下表面;金屬地板的上覆蓋有第一介質(zhì)層;第一介質(zhì)層設(shè)置有第三通孔;第三通孔貫穿第一介質(zhì)層的上下表面;
第一介質(zhì)層上設(shè)置有環(huán)形饋電微帶線;
環(huán)形饋電帶線上設(shè)置有第二介質(zhì)層;第二介質(zhì)層上覆蓋有第一輻射貼片;第一輻射貼片上開了若干條縫隙;
第一輻射貼片上設(shè)置有第三介質(zhì)層;第三層介質(zhì)上覆蓋有第二輻射貼片;
第一饋電端口是設(shè)置在第一通孔中的同軸饋電端口,第一饋電端口的外導(dǎo)體與金屬地板相連,第一饋電端口的內(nèi)導(dǎo)體與環(huán)形饋電微帶線6相連;
第二饋電端口是設(shè)置在第二通孔和第三通孔中的同軸饋電端口,第二饋電端口的外導(dǎo)體與金屬地板、環(huán)形饋電微帶線、第一輻射貼片相連,第二饋電端口的內(nèi)導(dǎo)體與第二輻射貼片相連。
優(yōu)選地,第一介質(zhì)層和金屬地板面積一樣;第三通孔與第二通孔相匹配同軸設(shè)置。
優(yōu)選地,縫隙有四條,這四條縫隙彼此獨(dú)立,且圍繞第一輻射貼片中心旋轉(zhuǎn)對(duì)稱分布。
優(yōu)選地,第二輻射貼片的形狀為被切去兩個(gè)相對(duì)角的矩形。
優(yōu)選地,縫隙的形狀為矩形。
優(yōu)選地,環(huán)形饋電微帶線為一個(gè)具有開口的環(huán)形微帶線;從環(huán)形饋電微帶線的上方看,環(huán)形饋電微帶線由一端至另一端沿順時(shí)針方向?qū)挾戎饾u或逐段減小。
優(yōu)選地,第一饋電端口的內(nèi)導(dǎo)體與環(huán)形饋電微帶線的一端或另一端垂直相連
優(yōu)選地,第二輻射貼片位于第一輻射貼片的中心。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有如下的有益效果:
本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,兩個(gè)天線單元共用同一個(gè)口徑,兩個(gè)天線單元可以異頻工作,也可以同頻工作。兩個(gè)天線單元可以分別獨(dú)立工作,也可在同頻時(shí)選擇分集工作或信號(hào)疊加工作,如選擇性分集、等幅同相或等幅反相疊加工作,可改善整體的方向圖分布。
附圖說明
通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述,本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
圖1是本發(fā)明提供的共口徑天線的結(jié)構(gòu)俯視圖。
圖2是本發(fā)明提供的共口徑天線的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
圖3是本發(fā)明提供的共口徑天線的第一饋電端口、第二饋電端口回波損耗和隔離度,其中,第一饋電端口、第二饋電端口分別記為端口1、端口2。
圖4是本發(fā)明提供的共口徑天線的第一饋電端口的輻射方向圖。
圖5是本發(fā)明提供的共口徑天線的第二饋電端口的輻射方向圖。
圖中:
1-金屬地板
2-第一輻射貼片
3-第一介質(zhì)層
4-第二介質(zhì)層
5-第一饋電端口
6-環(huán)形饋電微帶線
7-第二輻射貼片
8-第三介質(zhì)層
9-第二饋電端口
10-縫隙
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明,但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是,對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下,還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
本發(fā)明提供了一種共口徑天線,包括:金屬地板、第一輻射貼片、第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層、第一饋電端口、環(huán)形饋電帶線、第二輻射貼片、第三介質(zhì)層、第二饋電端口,相互連接,構(gòu)成整體,形成兩個(gè)天線單元。兩個(gè)天線單元共用同一個(gè)口徑,兩個(gè)天線單元可以異頻工作,也可以同頻工作。另兩個(gè)天線單元可以分別獨(dú)立工作,也可在同頻時(shí)選擇分集工作或信號(hào)疊加工作,如選擇性分集、等幅同相或等幅反相疊加工作,可改善整體的方向圖分布。本發(fā)明用于發(fā)射和接收電磁波,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方式靈活。
如圖1、圖2所示,本發(fā)明包括:金屬地板1,第一輻射貼片2,第一介質(zhì)層3,第二介質(zhì)層4,第一饋電端口5,環(huán)形饋電帶線6,第二輻射貼片7,第三介質(zhì)層8,第二饋電端口9。
所述金屬地板1是面積較大的金屬,中間有通孔。所述第一介質(zhì)層3和金屬地板1面積一樣,位于金屬地板1的上面,中間有通孔。第一介質(zhì)層3上面是環(huán)形饋電帶線6,環(huán)形饋電帶線6上是第二介質(zhì)層4,第一輻射貼片2位于第二介質(zhì)層4上面,緊貼第二介質(zhì)層4,所述第一輻射貼片2上開了四條獨(dú)立縫隙10,這四條縫隙10圍繞第一輻射貼片2中心旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
所述環(huán)形饋電微帶線6是一個(gè)開口的環(huán)形微帶線,沿順時(shí)針方向?qū)挾戎鸲螠p小,便于與縫隙10阻抗匹配。
所述第一饋電端口5是同軸饋電端口,第一饋電端口5的外導(dǎo)體和金屬地板1相連。第一饋電端口5的內(nèi)導(dǎo)體是圓柱細(xì)金屬線,第一饋電端口5的內(nèi)導(dǎo)體與所述環(huán)形饋電微帶線6的一端垂直相連。
在第一輻射貼片2的上面是第三介質(zhì)層8,在第三層介質(zhì)8的上面是第二輻射貼片7,第二輻射貼片切去兩個(gè)對(duì)應(yīng)的角。第二饋電端口9是同軸饋電端口,第二饋電端口9的外導(dǎo)體與金屬地板1、環(huán)形饋電微帶線6相連,并向上延伸與第一輻射貼片2相連。所述第二饋電端口9的內(nèi)導(dǎo)體是金屬細(xì)圓柱線,第二饋電端口9的內(nèi)導(dǎo)體與所述第二輻射貼片7相連。
第一饋電端口5通過環(huán)形饋電微帶線6依次激勵(lì)起4個(gè)縫隙10,從而形成圓極化輻射波。其遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖是中間有凹陷的圓錐形。第二饋電端口9直接激勵(lì)第二輻射貼片7,輻射圓極化波,其遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖是向上的近似半球形。由于兩個(gè)饋電端口物理上完全隔離,而且第二輻射貼片7位于第一輻射貼片2的中心,使得兩個(gè)輻射貼片端口間的耦合非常小,實(shí)現(xiàn)了很好的隔離。
更為具體地,結(jié)合本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容,提供以下實(shí)施例:
天線最大尺寸為直徑20mm,高度2mm(同軸饋電SMA接頭高度10mm),相關(guān)性能參數(shù)的結(jié)果為:第一饋電端口、第二饋電端口這兩個(gè)饋電端口分別饋電的天線的S參數(shù)在頻域的曲線,在29.25GHz~29.5GHz內(nèi),第一饋電端口的S參數(shù)小于-10dB;在29.205GHz~29.581GHz內(nèi),第二饋電端口的S參數(shù)小于-10dB,最小值到-34dB;在28GHz~30GHz兩端口的隔離度小于-28dB。頻率29.4GHz時(shí)第一天線的方向圖為倒圓錐形,第二天線的方向圖類似倒扣的半球,最大方向沿天線面法線朝上。
以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是,本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改,這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下,本申請(qǐng)的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以任意相互組合。