基于混合馈电网络的倒L形印刷振子天线阵列装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电磁场与微波技术领域，具体的说是一种可用于飞行器遥控遥测、军用移动通信、雷达探测等无线电系统中的基于混合馈电网络的倒L形印刷振子天线阵列装置，其特征在于设有水平印刷振子辐射器、混合馈电网络，其中水平印刷振子辐射器设置在水平印刷振子辐射器介质基板上，混合馈电网络设置在馈电用介质基板上，水平印刷振子辐射器介质基板与馈电用介质基板之间设有间隙，水平印刷振子辐射器介质基板与馈电用介质基板之间经金属导电圆柱相连，金属导电圆柱作为振子的垂直部分，金属导电圆柱连接了水平印刷振子辐射器与混合馈电网络。

【技术实现步骤摘要】
基于混合馈电网络的倒L形印刷振子天线阵列装置
：本专利技术涉及电磁场与微波
，具体的说是一种可用于飞行器遥控遥测、军用移动通信、雷达探测等无线电系统中的基于混合馈电网络的倒L形印刷振子天线阵列装置。
技术介绍
：天现作为无线电通信系统中的传感器装置，发挥着不可替代的作用。在已飞行器作为载体的无线电系统，例如雷达、导航、空间通信、数据链、遥控遥测等系统中，要求天线的尺寸尽可能小，天线结构尽量简单，设计速度快。印刷天线阵列具有结构简单、成本低等优点，成为目前应用最为广泛的天线形式之一。对于点对点的通信，有时需要波束方向的控制，以便于低仰角或者全向性的需求，这时，需要多个天线单元按照一定的方式排列为天线阵列。在阵列天线中，影响整个阵列性能的主要有天线单元的数目、排放位置、激励幅度以及相位。阵列天线的工作原理可以看成是电磁波的叠加。叠加不仅仅是电磁波振幅的叠加，也与电磁波的相位有关，因为个电磁波在传播的时候互相之间存在相位差。电磁波的相位由三部分组成：初相位，时间相位，空间相位。对于阵列天线来说，当发射天线和工作频率给定后，电磁波的初相位就确定了，在电磁波同时传播到某区域时，时间相位也是确定的，所以只有空间相位会发生改变。空间相位的不同是由各天线单元在阵列中位置的不同引起的，因为各单元辐射的电磁波传到同一个区域时所经过的路程不同，会产生波程差。正是由于空间相位的不同，才会导致电磁波在相遇时同相位叠加，反相位减弱，这样就改变了单个天线的辐射场结构。天线阵有多种几何结构，最流行的平面阵是矩形阵，其阵元中心处在一个矩形面内。馈源通过天线阵的馈电网络给阵列中的各个单元进行馈电，控制每个单元获得的激励振幅和相位来得到所需要的天线辐射特性。因此馈电网络十分重要。对于馈电网络的设计要求：损耗小、阻抗匹配、产生的辐射小、对单元的影响小等。微带阵列天线的馈电网络目前主要有串联馈电网络、并联馈电网络以及混合形式的馈电网络。并联馈电网络的设计较为直接、简单，可以获得较宽的频带。然而对于阵元数目较多的微带阵列来说，其总的馈线会很长，由馈线造成的电磁波的损耗就会很大，且空间利用没有串联馈电好。串联馈电具有占用空间少、较为简单、损耗小等优点。但是由于是串联形式，一旦发生相位偏差，相位偏差就会随着馈线的积累变得很大，并且串联谐振馈电的微带阵列天线一般都是窄频带的。李伟、邱景辉、索莹和邓维波设计了一种新型Ku频段全向天线，该天线由双面辐射微带阵列组成，通过串联形式馈电，实现了全向中等增益辐射特性，该天线能够满足微波通信系统要求。冯理和李树用串联馈电方式设计了一种工作于5.8GHz低副瓣八元微带天线阵，该天线易于制作，具有双线极化、高增益、窄波束特性。现代通信的发展对天线的小型化、低轮廓提出了越来越高的要求。天线小型化的一种方法是添加接地板,利用金属导体的镜像效应,可使天线的尺寸减小一半。采用倒L或倒F结构是天线小型化和低剖面设计的另一种行之有效的方法,由于在天线的上部作了弯折,使天线垂直元高度大大减小。倒L天线具有低剖面、小尺寸的几何特性,辐射场又具有垂直和水平两种极化,因此在工程中应用十分广泛。然而现有天线阵列装置占空间大，不利于工程实现。
技术实现思路
：本专利技术针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种适合应用于飞行器遥控遥测、无线通信和雷达等电子系统中，具有重要的工程应用价值的基于混合馈电网络的倒L形印刷振子天线阵列装置。本专利技术可以通过以下措施达到：一种基于混合馈电网络的倒L形印刷振子天线阵列装置，其特征在于设有水平印刷振子辐射器、混合馈电网络，其中水平印刷振子辐射器设置在水平印刷振子辐射器介质基板上，混合馈电网络设置在馈电用介质基板上，水平印刷振子辐射器介质基板与馈电用介质基板之间设有间隙，水平印刷振子辐射器介质基板与馈电用介质基板之间经金属导电圆柱相连，金属导电圆柱作为振子的垂直部分，金属导电圆柱连接了水平印刷振子辐射器与混合馈电网络。本专利技术中所述混合馈电网络的输入端设有与信号输入接头相连的微带线，微带线的输出端经1*2功率分配器，将微带线输入的信号均分为两路，分别记为左侧支路输入信号和右侧支路输入信号，功率分配器的一路输出端口连接左侧支路，另一路输出端口连接右侧支路，左侧支路/右侧支路中设有至少两路彼此串联的一级支路，每路一级支路的输出信号经二级1*2功率分配器再次分为两路，记为二级支路，每路二级支路的输出信号经三级1*2功率分配器再次分为两路，记为三级支路，三级支路完成信号的送出；所述左侧支路和右侧支路可以对称设置。本专利技术中混合馈电网络中的两个以上的一级支路的输入信号应保证同相，为了避免多路一级支路的输入信号因间距发生相位发生偏移，可以在一级支路的输入端串联半圆环状的馈电调整段，加入半圆环状的馈电调整段后信号传输线的长度(即相邻的两个一级支路输入节点之间的距离)L应满足：L+π·R-2R＝λg，其中L为馈电调整段的长度，R为半圆环的半径，λg为输入波长。本专利技术采用串联和并联的混合馈电网络的印刷倒L天线阵列，有效减少了馈电电路的尺寸；相对于现有串联馈电网络，减少了馈电电路的设计难度；倒L形天线单元采用印刷振子作为其水平部分结构，一体化加工实现，有利于工程实现；在辐射器阵列和馈电网络之间加载空气间隙，用于调节阻抗带宽和辐射方向图特性，具有结构合理、工作可靠、利于生产应用等显著的优点。附图说明：附图1是本专利技术的结构示意图。附图2是现有并联馈电网络结构示意图。附图3是现有串联网络结构示意图。附图4是本专利技术中混合馈电网络结构示意图。附图5是ILA天线的基本结构示意图。附图6是实施例中本专利技术的回波损耗仿真结果。附图7采用混合馈电网络的印刷倒L天线在f1时的辐射特性仿真结果，其中7(a)是三维增益方向图，7(b)是三维轴比方向图，7(c)是xoz面的增益方向图，7(d)是xoz面的轴比方向图，7(e)是yoz面的增益方向图，7(f)是yoz面的轴比方向图。附图8是本专利技术实施例中采用混合馈电网络的印刷倒L天线在f0时的辐射特性仿真结果，其中8(a)是三维增益方向图，8(b)是三维轴比方向图，8(c)是xoz面的增益方向图，8(d)是xoz面的轴比方向图，8(e)是yoz面的增益方向图，8(f)是yoz面的轴比方向图。附图9是本专利技术实施例中采用混合馈电网络的印刷倒L天线在f2时的辐射特性仿真结果，其中9(a)是三维增益方向图，9(b)是三维轴比方向图，9(c)是xoz面的增益方向图，9(d)是xoz面的轴比方向图，9(e)是yoz面的增益方向图，9(f)是yoz面的轴比方向图。附图标记：水平印刷振子辐射器1、水平印刷振子辐射器的介质基板2、混合馈电网络的介质基板3、微带线4、一级支路5、二级支路6、三级支路7、馈电相位调整段8。具体实施方式：下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。本专利技术提出了一种采用串联和并联混合网络的印刷倒L天线阵列系统装置，该天线阵列由串联和并联混合的混合馈电网络、垂直连接上下介质基板的金属导电圆柱、水平印刷振子辐射器阵列组成，其中混合馈电网络和水平印刷振子辐射器1阵列分别采用单层微波印刷电路基板制成，两层微波印刷电路基板之间采用垂直连接金属导电圆柱互联，每一个垂直的金属导电圆柱和对应的微带印刷振子构成一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于混合馈电网络的倒L形印刷振子天线阵列装置，其特征在于设有水平印刷振子辐射器、混合馈电网络，其中水平印刷振子辐射器设置在水平印刷振子辐射器介质基板上，混合馈电网络设置在馈电用介质基板上，水平印刷振子辐射器介质基板与馈电用介质基板之间设有间隙，水平印刷振子辐射器介质基板与馈电用介质基板之间经金属导电圆柱相连，金属导电圆柱作为振子的垂直部分，金属导电圆柱连接了水平印刷振子辐射器与混合馈电网络。

【技术特征摘要】
1.一种基于混合馈电网络的倒L形印刷振子天线阵列装置，其特征在于设有水平印刷振子辐射器、混合馈电网络，其中水平印刷振子辐射器设置在水平印刷振子辐射器介质基板上，混合馈电网络设置在馈电用介质基板上，水平印刷振子辐射器介质基板与馈电用介质基板之间设有间隙，水平印刷振子辐射器介质基板与馈电用介质基板之间经金属导电圆柱相连，金属导电圆柱作为振子的垂直部分，金属导电圆柱连接了水平印刷振子辐射器与混合馈电网络。2.根据权利要求1所述的一种基于混合馈电网络的倒L形印刷振子天线阵列装置，其特征在于所述混合馈电网络的输入端设有与信号输入接头相连的微带线，微带线的输出端经1*2功率分配器，将微带线输入的信号均分为两路，分别记为左侧支路输入信号和右侧支路输入信号，功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋立众，毛玮英，王静，孙正鼐，薛敬宏，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：山东,37