一种具有低抑制特性的平面偶极子天线制造技术

本发明专利技术涉及一种具有低频抑制特性的平面偶极子天线，主要用于提高雷达的抗干扰及电磁兼容性能。该天线包括平面辐射单元、带状线‑SIW转换、双层共地基片集成波导。平面辐射单元采用基于带状线形式的偶极子天线；双层共地基片集成波导由两层基片集成波导组成，共用中间金属地；平面辐射单元的中心导体带通过带状线‑SIW转换与双层共地基片集成波导的中间金属地连接，实现带状与基片集成波导的阻抗匹配，使平面辐射单元具备基片集成波导的低频抑制特性。本发明专利技术采用带状线形式设计了一种具有低频抑制特性的平面偶极子天线，成功的实现了带状线与基片集成波导的低损耗转换集成，为在前端提高雷达的低频滤波特性提供一种依据。

A planar dipole antenna with low suppression characteristics

The invention relates to a planar dipole antenna with low frequency suppression characteristics, which is mainly used for improving the anti-jamming and electromagnetic compatibility performance of radar. The antenna includes planar radiation unit, strip line SIW conversion, and double-layer common substrate integrated waveguide. The plane radiation unit uses a dipole antenna based on the strip line form, and the double layer common ground plate integrated waveguide is composed of two layers of substrate integrated waveguides, and the central conductor of the plane radiation unit is connected by the band line SIW conversion to the middle metal area of the double layer common ground plate integrated waveguide to realize the band and base. The impedance matching of the chip integrated waveguide enables the planar radiation unit to possess the low frequency suppression characteristic of the substrate integrated waveguide. In this invention, a planar dipole antenna with low frequency suppression characteristics is designed in the form of banded line, and the low loss conversion integration of the strip line and the substrate integrated waveguide is successfully realized, which provides a basis for improving the low-frequency filtering characteristics of the radar in the front end.

【技术实现步骤摘要】
一种具有低抑制特性的平面偶极子天线
本专利技术属于雷达、通信系统天线领域，具体涉及一种具有低频抑制特性的平面偶极子天线，用于提高雷达的抗干扰、电磁兼容性能。
技术介绍
随着多用途武器系统及通信系统的发展，往往同一个平台系统上需要布局多个频段的雷达及通信设备，所以降低各分系统间的电磁干扰、提高电磁兼容特性技术越来越受到重视。传统的平面偶极子天线一般采用微带线馈电、单面辐射振子的形式，具有较宽的带宽、重量轻、体积小、成本低、便于集成和组成阵列等优点，广泛应用于各种雷达及通信系统中，但由于其馈电巴伦为微带线，受外界环境影响较大，抗干扰性能较差。微波滤波器通过在通带频率内提供信号传输并在阻带内提供衰减的特性，用以控制微波系统中某频率点的频率响应，用以提高微波系统的抗干扰特性。微波滤波器己大量应用于雷达、通信领域。但传统的高品质因素滤波器由于其面积、体积比较大，较难实现与天线单元的集成。矩形波导本身具有抑制低频信号(高通)的特性，但由于其体积大等原因无法实现与带状线天线阵列的集成。基片集成波导可作为传统矩形波导结构替代，这是因为SIW(基片集成波导)与矩形波导有相似的传播特性。SIW与带状线天线集成的关键技术是解决转换问题，连接好的转换结构有比较宽的工作带宽、结构简单、便于加工、较低的插入损耗。现有文献中，微带-SIW转换的相关报道较多，但因其传输损耗较大、过渡段较长、具有表面波辐射等，放置在天线后端影响天线的增益、尺寸及电磁兼容性能，无法满足部分高指标雷达、通信系统的需求；带状线本身具有的优势可以克服上述缺点，但关于带状线-SIW转换技术方面的报道较少。专利技术内容要解决的技术问题为了克服现有雷达、通信系统抗干扰及电磁兼容性能低等问题，本专利技术提出一种具有低频抑制特性的平面偶极子天线。技术方案一种具有低抑制特性的平面偶极子天线，其特征在于包括平面辐射单元、带状线-SIW转换和双层共地基片集成波导；所述平面辐射单元采用一种带状耦合馈电巴伦、上下双面辐射振子结构的单元天线；所述的双层共地基片集成波导由两层基片集成波导组成，上层金属地与带状线的上层金属地为同一层，下层金属地与带状线的下层金属地为同一层，中间金属地为两层基片集成波导共用，两排金属化过孔分别穿透并连接三层金属地，使三层金属地导电互联；双层共地基片集成波导的中间金属地通过带状线-SIW转换与平面辐射单元的馈电巴伦连接，实现带状至基片集成的阻抗匹配，使平面辐射单元具备基片集成波导的低频抑制特性。在平面辐射单元的辐射振子两侧分别增加长度为λg/4的矩形金属片用以提高阵列中相邻平面辐射单元的隔离度。所述双层共地基片集成波导共有五层，包括上层金属地、上层介质板、中间金属地、下层介质板和下层金属地，在介质板边缘垂直嵌入两侧两排周期金属化过孔穿过并连接三层金属地，组成双层基片集成波导结构，中间金属地为两层基片集成波导共用金属地，两侧分别连接两个梯形贴片实现双层共地基片集成波导与带状线的低损耗转换。金属化过孔同排相邻金属柱间距为p，每个金属柱的直径为d，两排孔间距离w；其满足以下关系式：d/λg≤0.2，d/w≤0.4，d/p≥0.4其中，λg为波长。有益效果本专利技术提出一种具有低频抑制特性的平面偶极子天线，解决雷达及通信系统互相干扰及无法满足电磁兼容性要求的难题，能够在不影响天线辐射特性的前提下，同时具有对低频微波信号的抑制功能，并能在工程实践中被大量推广应用。与现有技术相比，引入新型带状线-SIW转换技术，解决基于带状线技术的平面对称阵子与双层共地基片集成波导的匹配设计问题，使平面半波阵子天线具备了较好的低频抑制特性，为提高雷达、通信系统的抗干扰及电磁兼容特性提供一种依据。附图说明图1表示本专利技术实施例的具有低频抑制特性的平面偶极子天线结构俯视图图2表示本专利技术实施例的具有低频抑制特性的平面偶极子天线结构俯视图图3表示本专利技术实施例的双层共地基片集成波导转换为带状线输出的散射参数曲线图4表示本专利技术实施例的未加低频抑制措施平面偶极子天线的E面方向图图5表示本专利技术实施例的具有低频抑制特性的平面偶极子天线E面测试方向图具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：本专利技术解决上述问题的技术方案：平面辐射单元采用基于带状线形式的平面偶极子天线，其中心导体带通过带状线-SIW转换(梯形渐变线)与双层共地基片集成波导的中间金属地连接，实现带状线至基片集成波导的阻抗匹配，使平面辐射单元具备基片集成波导的低频抑制特性。具体的技术方案是：所设计的天线包括平面辐射单元、带状线-SIW转换、双层共地基片集成波导。平面辐射单元采用一种带状耦合馈电巴伦结构的单元天线，采用上下双面辐射振子结构；双层共地基片集成波导由两层基片集成波导组成，上层金属地与带状线的上层金属地为同一层，下层金属地与带状线的下层金属地为同一层，中间金属地为两层基片集成波导共用；双层共地基片集成波导两排金属化过孔分别穿透并连接三层金属地，使三层金属地导电互联。平面辐射单元的中心导体带通过带状线-SIW转换与双层共地基片集成波导的中间金属地连接，实现带状至基片集成的阻抗匹配，使平面辐射单元具备基片集成波导的低频抑制特性。参见图1，本专利技术的一种具有低频抑制特性的平面偶极子天线包含平面辐射单元1、带状线-SIW转换2、双层共地基片集成波导3。所述平面辐射单元1采用一种带状线耦合馈电巴伦12结构的单元天线，如图中阴影部分所示，采用上下双面辐射振子结构，辐射振子两侧分别增加长度约为λg/4的矩形金属片11用以提高阵列中相邻平面辐射单元的隔离度，可获得较宽的带宽及良好的方向图特性，平面辐射单元1由两层微带板粘接而成，两侧分别印制上下双面辐射振子，中间金属覆铜层为带状线的耦合馈电巴伦12，耦合馈电巴伦12的输出端一般选择为50欧姆阻抗的传输线；平面辐射单元1的耦合馈电巴伦12通过带状线-SIW转换2与双层共地基片集成波导3的中间金属地32连接，实现带状线至基片集成的阻抗匹配；带状线-SIW转换2与带状线的耦合馈电巴伦12位于同一层，一端与50欧姆的带状线的耦合馈电巴伦12连接，经过一个等腰梯形结构渐变与双层共地基片集成波导3的中间金属地32连接，调节等腰梯形的下底宽度和高度，实现双层共地基片集成波导3与耦合馈电巴伦12的良好匹配。参见图2，双层共地基片集成波导3共有五层，包括上层金属地31、上层介质层35、中间金属地32、下层介质基片36、下层金属地33，分别与平面辐射单元的上下双面辐射振子连接。基片集成波导的基本结构是一层介质基板，上下两面都敷金属层铜，在介质板边缘垂直嵌入两排有周期性间隔的金属化过孔。同排相邻金属柱间距为p，每个金属柱的直径为d，两排孔间距离w。微带板的上下金属面等效于矩形波导的宽壁，而矩形波导的侧壁则可用两排金属化过孔柱来代替。d/λg≤0.2,d/w≤0.4,d/p≥0.4两侧金属化过孔34穿过并连接三层金属地，组成双层共地基片集成波导3结构，中间金属地32为双层基片基层波导的共用金属地。见图3，双层共地基片集成波导转换为带状线输出的散射参数曲线，工作频带内传输系数S21≥-0.2dB，低频需要抑制的频带(3GHz～6GHz)S21≤-20dB；工作频带内反射系数S11≤-13dB。未加低频抑制措施平面偶极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有低抑制特性的平面偶极子天线，其特征在于包括平面辐射单元(1)、带状线‑SIW转换(2)和双层共地基片集成波导(3)；所述平面辐射单元(1)采用一种带状耦合馈电巴伦、上下双面辐射振子结构的单元天线；所述的双层共地基片集成波导(3)由两层基片集成波导组成，上层金属地与带状线的上层金属地为同一层，下层金属地与带状线的下层金属地为同一层，中间金属地为两层基片集成波导共用，两排金属化过孔分别穿透并连接三层金属地，使三层金属地导电互联；双层共地基片集成波导(3)的中间金属地通过带状线‑SIW转换(2)与平面辐射单元(1)的馈电巴伦连接，实现带状至基片集成的阻抗匹配，使平面辐射单元具备基片集成波导的低频抑制特性。

【技术特征摘要】
1.一种具有低抑制特性的平面偶极子天线，其特征在于包括平面辐射单元(1)、带状线-SIW转换(2)和双层共地基片集成波导(3)；所述平面辐射单元(1)采用一种带状耦合馈电巴伦、上下双面辐射振子结构的单元天线；所述的双层共地基片集成波导(3)由两层基片集成波导组成，上层金属地与带状线的上层金属地为同一层，下层金属地与带状线的下层金属地为同一层，中间金属地为两层基片集成波导共用，两排金属化过孔分别穿透并连接三层金属地，使三层金属地导电互联；双层共地基片集成波导(3)的中间金属地通过带状线-SIW转换(2)与平面辐射单元(1)的馈电巴伦连接，实现带状至基片集成的阻抗匹配，使平面辐射单元具备基片集成波导的低频抑制特性。2.根据权利要求1所述的一种具有低抑制特性的平面偶极子天线，其特征在于在平面辐射单元(1)的辐射振子两侧分别增加长度为λ...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗耀，高坤，张军，平轶君，赵迎超，
申请(专利权)人：西安电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61