一种半圆口径的毫米波低副瓣微带天线制造技术

本发明专利技术提出一种半圆口径的毫米波低副瓣微带天线，包括地板、介质板、波导，介质板位于地板结构上部，波导位于地板下部，在介质板上表面形成有微带平面天线阵列，波导对微带平面天线阵列进行馈电；所述地板和介质板为半圆形结构；所述微带平面天线阵列中的天线单元为角馈贴片形式，中心开有窄缝；天线单元以栅格排布形式分布在介质板内，每一行天线单元通过馈电网络串联在俯仰维方向形成线阵；在俯仰维方向，多条线阵通过一条主馈线连接；所述绝缘子位于主馈线的中心点位置；相邻天线单元之间的间距为一个介质波长。本发明专利技术为能够工作在毫米波段、基于半圆口径且能实现低副瓣的微带天线阵列。

A semicircular millimeter wave low sidelobe microstrip antenna

The invention provides a semicircular aperture millimeter wave low sidelobe microstrip antenna, including floor, medium plate, medium plate waveguide, is located in the upper floor structure, located in the lower part of the floor in the waveguide, dielectric plate is formed on the surface of a planar microstrip array antenna, waveguide to microstrip planar antenna array feed; the floor and medium plate semi circle structure; the antenna unit of the microstrip planar antenna array in the corner fed patch form, is arranged in the center slot; antenna unit with grid array distribution in the medium plate, each line of the antenna unit in the elevation direction through the formation of linear feed network string; in the pitch direction, a plurality of line by connecting a main feeder; the center position of the insulator in the main feeder; the spacing between adjacent antenna elements for a medium wavelength. The present invention is a microstrip antenna array capable of working in a millimeter wave band, based on a semicircle aperture and capable of realizing a low side lobe.

【技术实现步骤摘要】
一种半圆口径的毫米波低副瓣微带天线
本专利技术属于微带天线阵列
，特别是基于半圆口径的毫米波微带天线阵列。
技术介绍
毫米波频段具有可用带宽宽、干扰少、设备体积小等优点，毫米波天线在高速卫星通信、千兆比特级宽带数字传输、雷达、导弹制导等方面发挥着重要作用。低副瓣是天线的重要指标之一，在雷达侦察跟踪中越来越受到人们的重视。在一些特定的功能环境下，较低的副瓣已经超越增益带宽等指标，成为了天线设计首先要考虑的参数。传统的微带天线阵列在设计低副瓣时常常采用矩形口径的排布方式，这种阵列排布方式在方位维和俯仰维方向上单元数目对称，因而可以较容易地实现低副瓣的设计。然而在一些特殊的应用场合，例如机载或弹载雷达中，由于受到应用尺寸的限制，天线阵面口径必须采用圆形或者半圆形，在这种情况下，如果天线阵列仍然严格按照矩形排布方式，则会大大降低口径利用率，导致增益降低，性能受损。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够工作在毫米波段、基于半圆口径且能实现低副瓣的微带天线阵列。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种半圆口径的毫米波低副瓣微带天线，包括地板、介质板、波导，介质板位于地板结构上部，波导位于地板下部，在介质板上表面形成有微带平面天线阵列，波导对微带平面天线阵列进行馈电；所述地板和介质板为半圆形结构；所述微带平面天线阵列中的天线单元为角馈贴片形式，中心开有窄缝；天线单元以栅格排布形式分布在介质板内，每一行天线单元通过馈电网络串联在俯仰维方向形成线阵；在俯仰维方向，多条线阵通过一条主馈线连接；所述绝缘子位于主馈线的中心点位置；相邻天线单元之间的间距为一个介质波长。进一步，还包括绝缘子，绝缘子穿过地板和介质板用于连接波导和微带平面天线阵列。进一步，每条线阵和主馈线均按照泰勒分布进行加权。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于，(1)上层微带平面天线阵列采用半圆口径，能够适用于比较特殊的场合；(2)天线单元在半圆口径内充分排布，拥有较高的口径利用率，既保证了较高的增益，同时可以实现低副瓣。附图说明图1为本专利技术半圆口径的毫米波低副瓣微带天线侧视图。图2为本专利技术半圆口径的毫米波低副瓣微带天线俯视图。图3为本专利技术中的天线单元示意图。图4为本专利技术中天线单元辐射方向图。图5为本专利技术半圆口径的毫米波低副瓣微带天线工作在34.75GHz时方位维的辐射方向图。图6为本专利技术半圆口径的毫米波低副瓣微带天线工作在35GHz时方位维的辐射方向图。图7为本专利技术半圆口径的毫米波低副瓣微带天线工作在35.25GHz时方位维的辐射方向图。图8为本专利技术半圆口径的毫米波低副瓣微带天线工作在34.75GHz时俯仰维的辐射方向图。图9为本专利技术半圆口径的毫米波低副瓣微带天线工作在35GHz时俯仰维的辐射方向图。图10为本专利技术半圆口径的毫米波低副瓣微带天线工作在35.25GHz时俯仰维的辐射方向图。图11为本专利技术半圆口径的毫米波低副瓣微带天线在实施例2中结构俯视图。具体实施方式容易理解，依据本专利技术的技术方案，在不变更本专利技术的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本专利技术半圆口径的毫米波低副瓣微带天线的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本专利技术的技术方案的示例性说明，而不应当视为本专利技术的全部或者视为对本专利技术技术方案的限制或限定。本专利技术所述天线阵分为上、中、下三层。上层为毫米波微带平面天线阵列5；中层为半圆形地板3和介质板8；下层为波导4。所述微带平面天线阵列中各天线单元1通过矩形栅格形式均匀排布在半圆形介质板上，采用串馈形式对各天线单元进行馈电，通过调整馈电网络的功率分配比，实现对各个单元的幅度加权，从而实现低副瓣。结合图1、图2和图3，微带平面天线阵列5采用角馈贴片形式的天线单元1，在半圆口径的介质板内成矩形栅格排布，天线单元间距为一个介质波长以实现同相馈电。天线单元1中心开窄缝7可以抑制方位维的交叉极化。天线阵面在俯仰维方向分为多条线阵，每条线阵中的天线单元1的数目从第1条至第N条成逐渐减少趋势。在每条线阵中，通过馈电网络6将多个天线单元连接起来形成串馈阵，即每一行的天线单元1通过馈电网络6串联。对每条线阵进行单独地泰勒加权，通过调整馈电网络的结构尺寸，实现对各个单元的不等幅激励，从而在方位维实现低副瓣。在俯仰维方向，通过一条主馈线，将多条线阵连接起来，线阵之间的间距同样为一个介质波长。绝缘子馈电点设置在俯仰维半径的中点处，主馈线同样按照泰勒分布进行加权，能量在俯仰维中心处最大，往两侧依次减弱，因此在俯仰维方向也实现了低副瓣。采用波导4进行馈电，中间采用绝缘子2穿过地板结构3与上层微带平面天线阵列5相连。实施例1整个天线尺寸为半径100mm的半圆。结合图1～2，本实施例包括微带平面天线阵列5、绝缘子结构2、地板结构3、波导4。结合图2，半圆口径的毫米波低副瓣微带天线的中心频率为35GHz，带宽为500MHz，微带平面天线阵列采用“RogersRT/duroid5880(tm)”，厚度为0.254mm。在半径为100mm的介质板上，排布16条不同长度的线阵，共计366个角馈贴片形式的天线单元1，相邻天线单元1在方位维和俯仰维方向间距为6.2mm。对每条线阵按照副瓣为-30dB的泰勒加权，俯仰维主馈线也按照副瓣为-30dB的泰勒加权。如图5-10所示，通过该天线的方向图仿真及测试实验，可以得到该天线的辐射方向图，从图中可以看出，该天线的方位维方向图副瓣达到-30dB以下，俯仰维方向图副瓣达到-30dB以下，表明天线实现了低副瓣特性。实施例2整个天线尺寸为半径100mm的圆。整个天线阵面由两个半圆形阵面组成，分别作为发射天线部分和接收天线部分。半圆形天线阵面的结构和性能与实施例1中相同。两个天线阵面的隔离度能达到-80dB，实现了高隔离度特性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半圆口径的毫米波低副瓣微带天线，其特征在于，包括地板(3)、介质板(8)、波导(4)，介质板(8)位于地板结构(3)上部，波导(4)位于地板(3)下部，在介质板(8)上表面形成有微带平面天线阵列(5)，波导(4)对微带平面天线阵列(5)进行馈电；所述地板(3)和介质板(8)为半圆形结构；所述微带平面天线阵列(5)中的天线单元(1)为角馈贴片形式，中心开有窄缝(7)；天线单元(1)以栅格排布形式分布在介质板(8)内，每一行天线单元(1)通过馈电网络(6)串联在俯仰维方向形成线阵；在俯仰维方向，多条线阵通过一条主馈线连接；所述绝缘子(2)位于主馈线的中心点位置；相邻天线单元(1)之间的间距为一个介质波长。

【技术特征摘要】
1.一种半圆口径的毫米波低副瓣微带天线，其特征在于，包括地板(3)、介质板(8)、波导(4)，介质板(8)位于地板结构(3)上部，波导(4)位于地板(3)下部，在介质板(8)上表面形成有微带平面天线阵列(5)，波导(4)对微带平面天线阵列(5)进行馈电；所述地板(3)和介质板(8)为半圆形结构；所述微带平面天线阵列(5)中的天线单元(1)为角馈贴片形式，中心开有窄缝(7)；天线单元(1)以栅格排布形式分布在介质板(8)内，每一行天线单元(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：权双龙，王凯，王昊，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32