便攜式圓極化微帶天線陣列的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及通信、測控領(lǐng)域中的一種便攜式圓極化微帶陣列天線，本實(shí)用新型較適合應(yīng)用于要求圓極化輻射天線的通信、測控系統(tǒng)中。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在通信、測控系統(tǒng)中可以形成圓極化的微帶天線主要有以下幾種結(jié)構(gòu)形式，在性能上雖各有特點(diǎn)，但均存在某種不足。
[0003]1、切角圓極化微帶天線:該形式天線結(jié)構(gòu)簡單，輪廓低，但天線軸比、駐波帶寬小于2%0
[0004]2、外接圓極化電橋的圓極化微帶天線形式，該形式的微帶天線軸比、駐波帶寬較寬通常其小于3dB軸比帶寬大于15%，小于2的駐波帶寬大于20%，但外接圓極化電橋占用空間較大、饋線冗長、差損較大，不利于天線、網(wǎng)絡(luò)一體化設(shè)計(jì)。
[0005]3、縫隙耦合圓極化微帶天線，該形式的圓極化微帶天線與傳統(tǒng)的圓極化微帶天線比較，具有阻抗、軸比帶寬寬的特點(diǎn)，但由于縫隙結(jié)構(gòu)的不對稱性，往往需要加載隔離電阻實(shí)現(xiàn)較寬的軸比帶寬，這樣產(chǎn)生了兩個問題:一方面，隔離電阻需要人工焊接，當(dāng)陣列規(guī)模較大時，需要巨大的工作量，又很難保證單元焊接的一致性；另一方面，隔離電阻會產(chǎn)生一定的差損，導(dǎo)致輻射增益不同程度的下降。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于避免上述【背景技術(shù)】中的不足之處而提供一種便攜式圓極化微帶陣列天線，本實(shí)用新型的特點(diǎn)是，阻抗、軸比帶寬寬，結(jié)構(gòu)緊湊、可實(shí)現(xiàn)便攜式天線設(shè)
i+o
[0007]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:便攜式圓極化微帶天線陣列，包括多個子陣單元，每個子陣單元由兩個輻射單元組成，所述的輻射單元包括從上到下依次設(shè)置的上層介質(zhì)板1、中間層介質(zhì)板2、底層介質(zhì)板3和反射鋁板4，所述的上層介質(zhì)板1的下表面敷刻有正方形的上層貼片5，中間層介質(zhì)板的下表面敷刻有正方形的中間層貼片6，底層介質(zhì)板3的上表面設(shè)有金屬地，底層介質(zhì)板3的下表面設(shè)有圓極化饋電網(wǎng)絡(luò)11，其特征在于:中間層介質(zhì)板2的上表面設(shè)有兩個圓形電容片9，兩個圓形電容片的圓心9與中間層貼片6的幾何中心夾角為90°，兩個圓形電容片9的圓心投影位于中間層貼片6組成區(qū)域內(nèi)，且均偏離中間層貼片6的幾何中心；兩個圓形電容片9均通過金屬探針8與圓極化饋電網(wǎng)絡(luò)11的兩個輸出端——對應(yīng)相連。
[0008]其中，所述的子陣單元由第一輻射單元和第二輻射單元組成，同時在印制板上設(shè)置有一分二合路器和180°倒相環(huán)12，第一輻射單元繞自身幾何中心旋轉(zhuǎn)180°后平移形成第二輻射單元；第一輻射單元的圓極化饋電網(wǎng)絡(luò)11的輸入端通過180°倒相環(huán)12與一分二合路器的一個輸出端相連，一分二合路器的另一個輸出端與第二輻射單元的圓極化饋電網(wǎng)絡(luò)的輸入端相連接。
[0009]其中，所述的圓極化饋電網(wǎng)絡(luò)11包括威爾金森功分器結(jié)構(gòu)和90°移相段10，威爾金森功分器結(jié)構(gòu)由輸入端、第一阻抗變換段至第三阻抗變換段和第一輸出端至第二輸出端組成，第一輸出端通過90°移相段10與第一金屬探針相連接，第二輸出端與第二金屬探針相連接，輸入端連接同軸電纜。
[0010]其中，子陣單元之間通過一分二合路器的輸入端連接到一個同軸電纜。
[0011]本實(shí)用新型與【背景技術(shù)】比較有如下優(yōu)點(diǎn):
[0012]1、本實(shí)用新型設(shè)置了一種便攜式圓極化微帶陣列天線，該天線通過探針頂饋耦合貼片的技術(shù)，增加了天線的輻射帶寬，改善了圓極化軸比特性，能在寬頻帶內(nèi)產(chǎn)生高質(zhì)量的圓極化定向波束，其小于2的駐波帶寬大于20%，小于3dB軸比帶寬大于15%。
[0013]2、本實(shí)用新型整個天線結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，與其他圓極化微帶天線比較無需焊接隔離電阻，且可滿足寬帶圓極化輻射要求，同時該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了天線與網(wǎng)絡(luò)一體化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)便攜式設(shè)計(jì)，適用于要求便攜式、小型化圓極化天線的通信系統(tǒng)中。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型中間層饋電結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是本實(shí)用新型底層饋電網(wǎng)絡(luò)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]參照圖1、圖2和圖3，本實(shí)用新型由上層介質(zhì)板1、中間層介質(zhì)板2、底層介質(zhì)板3、反射鋁板4和介質(zhì)柱7構(gòu)成，圖1是本實(shí)用新型三維結(jié)構(gòu)示意圖，給出了各部件間的相對位置關(guān)系，圖2是本實(shí)用新型中間層饋電結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是底層饋電網(wǎng)絡(luò)示意圖。
[0018]上層介質(zhì)板1的下表面敷刻有正方形的上層貼片5，其中上層貼片5作用是輻射或接收圓極化電磁信號，完成電磁信號轉(zhuǎn)換，實(shí)施例采用印制板敷銅結(jié)構(gòu)，該輻射貼片的安裝方向是朝下的，此設(shè)計(jì)是考慮到介質(zhì)板對輻射貼片可起到保護(hù)作用；
[0019]中間層貼片6位于中間層介質(zhì)板2的下表面，其作用是耦合上層貼片5接收到的信號;
[0020]圓型電容片9位于中間層介質(zhì)板2的上表面，兩個圓形電容片的圓心與中間層貼片的幾何中心夾角為90°，兩個圓形電容片的圓心投影均位于中間層貼片組成區(qū)域內(nèi)，且均偏離中間層貼片的幾何中心，它的作用是改善天線的阻抗匹配；
[0021]圓極化饋電網(wǎng)絡(luò)11位于底層介質(zhì)板3的下表面，該饋電網(wǎng)絡(luò)為威爾金森功分器結(jié)構(gòu)11，實(shí)現(xiàn)對中間層貼片的激勵，該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了對信號等功率分配和90°相差的功能，這是實(shí)現(xiàn)圓極化的必要條件；威爾金森功分器結(jié)構(gòu)15的第一輸出端13通過90°移相段10與第一金屬探針相連接，第二輸出端13與第二金屬探針相連接；90°移相段10是實(shí)現(xiàn)了兩路?目號90。相差；
[0022]金屬地位于底層介質(zhì)板3的上表面，它的作用是保證貼片的輻射為法向輻射；
[0023]金屬探針8分別連接電容片和圓極化饋電網(wǎng)絡(luò)分路終端，作用是實(shí)現(xiàn)信號通過金屬探針8經(jīng)由饋電網(wǎng)絡(luò)傳送的貼片上，進(jìn)而輻射到自由空間。
[0024]實(shí)施例的便攜式陣列天線由兩個1X2子陣單元組成，每個子陣單元由兩個輻射單元組成，分別為第一輻射單元和第二輻射單元，所述的第一輻射單元繞自身幾何中心旋轉(zhuǎn)180后平移形成第二輻射單元；第一輻射單元的圓極化饋電網(wǎng)絡(luò)的輸入端14通過180°倒相環(huán)12與一分二合路器的一個輸出端相連，一分二合路器的另一個輸出端與第二福射單元的圓極化饋電網(wǎng)絡(luò)的輸入端相連接。
[0025]反射鋁板4保證了信號的定向輻射，同時抑制了饋線網(wǎng)絡(luò)的的寄生輻射，保證了天線的電磁兼容；介質(zhì)柱7對各層之間起到了支撐作用，與金屬螺釘比較同時它的重量輕對天線輻射影響小。
[0026]本實(shí)用新型工作原理如下:當(dāng)發(fā)射信號時，發(fā)射信號通過同軸電纜輸入到功分網(wǎng)絡(luò)，并把能量分配給兩個子陣單元，子陣單元的功率分配網(wǎng)絡(luò)把能量再分為幅度相等，相差180°的兩路信號，信號進(jìn)入到輻射單元中，并由圓極化饋電網(wǎng)絡(luò)11功分為幅度相等、相位差90°的兩路信號，并在在中間層貼片6激勵器起圓極化電磁波，該圓極化波通過空間耦合方式在上層貼片5上激勵起電磁波，并由它輻射到自由空間。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.便攜式圓極化微帶天線陣列，包括多個子陣單元，每個子陣單元由兩個輻射單元組成，所述的輻射單元包括從上到下依次設(shè)置的上層介質(zhì)板(1)、中間層介質(zhì)板(2)、底層介質(zhì)板(3)和反射鋁板(4)，所述的上層介質(zhì)板(1)的下表面敷刻有正方形的上層貼片(5)，中間層介質(zhì)板的下表面敷刻有正方形的中間層貼片￠)，底層介質(zhì)板(3)的上表面設(shè)有金屬地，底層介質(zhì)板(3)的下表面設(shè)有圓極化饋電網(wǎng)絡(luò)(11)，其特征在于:中間層介質(zhì)板(2)的上表面設(shè)有兩個圓形電容片(9)，兩個圓形電容片的圓心(9)與中間層貼片(6)的幾何中心夾角為90°，兩個圓形電容片(9)的圓心投影位于中間層貼片(6)組成區(qū)域內(nèi)，且均偏離中間層貼片(6)的幾何中心；兩個圓形電容片(9)均通過金屬探針(8)與圓極化饋電網(wǎng)絡(luò)(11)的兩個輸出端 對應(yīng)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式圓極化微帶天線陣列，其特征在于:所述的子陣單元由第一輻射單元和第二輻射單元組成，同時在印制板上設(shè)置有一分二合路器和180°倒相環(huán)(12)，第一輻射單元繞自身幾何中心旋轉(zhuǎn)180°后平移形成第二輻射單元；第一輻射單元的圓極化饋電網(wǎng)絡(luò)(11)的輸入端通過180°倒相環(huán)(12)與一分二合路器的一個輸出端相連，一分二合路器的另一個輸出端與第二輻射單元的圓極化饋電網(wǎng)絡(luò)的輸入端相連接，一分二合路器的輸入端連接同軸電纜。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的便攜式圓極化微帶天線陣列，其特征在于:所述的圓極化饋電網(wǎng)絡(luò)(11)包括威爾金森功分器結(jié)構(gòu)和90°移相段(10)，威爾金森功分器結(jié)構(gòu)由輸入端、第一阻抗變換段至第三阻抗變換段和第一輸出端至第二輸出端組成，第一輸出端通過90°移相段(10)與第一金屬探針相連接，第二輸出端與第二金屬探針相連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式圓極化微帶天線陣列，其特征在于:子陣單元之間通過一分二合路器的輸入端連接到一個同軸電纜。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了便攜式圓極化微帶天線陣列，涉及通信、測控領(lǐng)域。本天線陣列包括多個子陣單元，每個子陣單元由兩個輻射單元組成，所述的輻射單元包括上層介質(zhì)板1、中間層介質(zhì)板2、底層介質(zhì)板3、反射鋁板4和介質(zhì)柱7，中間層介質(zhì)板2的上表面設(shè)有兩個正交設(shè)置的圓形電容片9，兩個圓形電容片9的圓心投影位于中間層貼片6組成區(qū)域內(nèi)，且均偏離中間層貼片6的幾何中心；兩個圓形電容片9均通過金屬探針8與圓極化饋電網(wǎng)絡(luò)11的兩個輸出端一一對應(yīng)相連。本實(shí)用新型根據(jù)通信、測控對極化純度、安裝空間的要求設(shè)計(jì)，具有駐波帶寬寬、軸比帶寬寬的特點(diǎn)；還具有輪廓低、尺寸小、易集成等特點(diǎn)，特別適用于通信系統(tǒng)中便攜式圓極化天線的制造。
【IPC分類】H01Q1/50, H01Q21/24
【公開號】CN205029022
【申請?zhí)枴緾N201520762559
【發(fā)明人】宋長宏, 王濤, 路志勇
【申請人】中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年9月29日