一种超宽带宽波束低轮廓背腔天线结构制造技术

本发明专利技术提供了一种超宽带宽波束低轮廓背腔天线结构，包括从上到下依次设置的引向介质基板、馈电基板以及反射腔体，所述馈电基板为多层层压基板结构，所述上馈电基板层、中间馈电基板层和下馈电基板层通过压合工艺压合为一体。上述天线结构突破了已有低轮廓背腔缝隙天线工作带宽限制，相对带宽可达40％～78％，且能够在±65°方向上具有较高的增益，拓宽了低轮廓背腔天线的应用场合。

【技术实现步骤摘要】
一种超宽带宽波束低轮廓背腔天线结构
本专利技术属于微波
，涉及一种覆盖三个波段宽波束低轮廓背腔天线，可作为射频收发前端的天线，广泛应用在雷达、通信等无线系统，特别适合于接收信号弱，需要宽带高增益天线的应用场合。
技术介绍
作为关键部件，高性能的天线不但可以显著提高雷达系统的性能，获取良好的接收效果，同时可以极大地缓解后续射频电路的指标压力，降低雷达系统的成本。在雷达应用场合，对天线的需求不仅仅是优异的辐射性能，还包括覆盖区域、体积重量等方面的要求。当前，为实现超宽带宽波束的天线结构，多利用纯金属结构的Vivaldi天线形式。该天线形式具有一定的带宽优势，但是重量相对较重，且很难实现低剖面性能。而选择印制板形式的天线虽然可以获得相对较宽的带宽，重量也相对较轻，但是天线剖面较高。为此，又出现了用印制板形式的平面螺旋天线，其一般通过加载电阻或者使用高介电常数的介质加载实现天线一定程度上的低剖面结构，然而这种天线结构一般损耗较大，增益偏低，且其极化方向固定，多用于定极化的使用场合。如图1所示，中国专利文献CN105703064A公开了一种具备低剖面、高极化纯度和宽带的金属背腔双极化宽带辐射单元，其包括从上到下依次设置的第三馈电基板3和第四馈电基板40，屏蔽板100粘接在馈电基板4的下表面，金属背腔50上表面中心开有两个正交的长圆盲孔，屏蔽板100和金属背腔50的垂直中心线重合。然而，由于上述辐射单元的第三馈电基板30和第四馈电基板40单独制作再进行组装，装配误差相对较大，难以保证上下两块馈电基板精确地保持在同一垂直中心线上。屏蔽板100通过粘接定位在第四馈电基板的下表面，也不容易实现与上面的馈电基板垂直中心线重合。同时，由于屏蔽板100设置在四馈电基板下表面，使得第三馈电基板与第四馈电基板的微带线耦合相对较弱；此外，该辐射单元的背腔形状固定，无法在更宽的带宽条件下调节天线的波束宽度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种超宽带宽波束低轮廓背腔天线结构，该天线结构具有工作频带宽、增益高、辐射效率好、体积紧凑结构简单、易于设计加工、成本低廉等优点。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种超宽带宽波束低轮廓背腔天线结构，包括从上到下依次设置的引向介质基板、馈电基板以及反射腔体，所述馈电基板包括上馈电基板层、中间馈电基板层、下馈电基板层，所述上馈电基板层布置有第一金属微带线，所述下馈电基板层布置有第二金属微带线，中间馈电基板层设有避让孔，所述馈电基板为多层层压基板结构，所述上馈电基板层、中间馈电基板层和下馈电基板层通过压合工艺压合为一体。进一步地，所述引向介质基板、馈电基板以及反射腔体均为圆形部件，且上述各部件的垂直中心线重合。进一步地，所述反射腔体为金属材质，该金属反射腔体为具有倾斜反射面的环形看台结构。进一步地，所述反射腔体还包括一底面反射板，该底面反射板与所述倾斜发射面形成预定角度。进一步地，所述底面反射板包括一金属材质的反射支撑板，该反射支撑板组装在反射腔体底面。进一步地，所述反射腔体为一体成型结构。进一步地，所述反射腔体底面具有多个窗口。进一步地，所述第一金属微带线与中间馈电基板层，以及该中间馈电基板层与所述第二金属微带线之间均通过金属探针过层连接。进一步地，所述第二金属微带线通过同轴探针馈电，该同轴探针穿过所述窗口。进一步地，所述同轴探针外侧设有震动缓冲装置。进一步地，所述引向介质基板与馈电基板之间通过塑料螺钉锁紧。进一步地，所述引向介质基板与馈电基板之间形成空气间隙。由于采用上述方案，与现有技术相比，本专利技术具有如下技术效果：该天线结构突破了已有低轮廓背腔缝隙天线工作带宽限制，相对带宽可达40％～78％，且能够在±65°方向上具有较高的增益，拓宽了低轮廓背腔天线的应用场合。附图说明图1是现有技术公开的金属背腔双极化宽带辐射单元结构示意图；图2是根据本专利技术实施例的天线整体结构示意图；图3是根据本专利技术实施例的低频波段金属反射腔体的结构示意图；其中，图3(c)为图3(a)沿L-L向剖视图；图4是安装在图3金属反射腔体上的反射支撑板结构示意图；图5是图3、图4所示的低频波段金属反射腔体的立体结构示意图；图6是根据本专利技术实施例的高频波段的金属反射腔体结构示意图；其中，其中6(b)为6(a)沿M-M向剖视图，图6(c)为高频波段金属反射腔体的立体结构示意图；图7是根据本专利技术实施例的超宽带宽波束低轮廓背腔天线结构整体立体结构示意图；图8是本专利技术提出的超宽带宽波束低轮廓天线的低频波段E面(8(a))和H面(8(b))方向图仿真结果；图9是本专利技术提出的超宽带宽波束低轮廓天线的高频波段E面(9(a))和H面(9(a))方向图仿真结果。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术的具体实施方式进行更加详细地描述。如图2所示，本专利技术提出的超宽带宽波束低轮廓背腔天线结构包括引向介质基板、馈电基板以及反射腔体。引向介质基板包括第一引向介质基板1和第二引向介质基板2。根据本专利技术优选的实施例，所述第一引向介质基板1和第二引向介质基板2均为圆形基板。为提高天线的增益，所述引向介质基板可以设置第三引向介质基板，或更多的引向介质基板。优选地，所述引向介质基板具有相同或相似的结构。所述第一引向介质基板1和第二引向介质基板2优选为圆形形状，厚度大于3mm，优选为5mm。通过将所述引向介质基板设计为较厚的圆形，可以在不增加天线高度的情况下保证低轮廓和方向图的一致性，也可以有效地展宽天线的波束宽度。所述第一引向介质基板1和第二引向介质基板2可以采用粘结剂粘接为一体。根据优选的实施例，该粘结剂为环氧树脂，且选择为与介质基板材质相同的材料。由于在两引向介质基板之间使用与引向介质基板材质相同的粘结剂，开减小电磁波经过粘接交界面时产生的反射和折射，从而降低粘结剂对天线的影响。所述第一引向介质基板1设有第一引向辐射贴片6，所述第二引向介质基板2设有第二引向辐射贴片7。所述引向介质基板采用PCB多层板压合结构，上表面利用刻蚀工艺形成金属引向片，中间层利用刻蚀工艺形成大小不同的金属引向片，以增强天线的定向辐射能力。在本专利技术另外的实施例中，所述引向辐射贴片也可以完全埋设在对应的引向介质基板中，不与空气接触。与所述引向介质基板形状相对应，所述第一引向辐射贴片6和第二引向辐射贴片7均为圆形。通过将所述引向辐射贴片设计为圆形，可以保证天线在相互正交的两个方向上具有高度的极化一致性，降低方向图的不圆率。所述第一引向辐射贴片6、第二引向辐射贴片7大小相同或大小不同。在本专利技术另外的实施例中，所述馈电基板为多层层压基板结构，包括上馈电基板层3、中间馈电基板层4、下馈电基板层5，所述上馈电基板层3、中间馈电基板层4和下馈电基板层5通过压合工艺压合为一体。根据本专利技术的实施例，所述馈电基板为圆形形状。本专利技术通过将所述上馈电基板层3、中间馈电基板层4和下馈电基板层5通过压合工艺压合为一体，可以减小由于人工组装产生的误差，能够保证组件的安装精度。所述上馈电基板层3布置有第一金属微带线8，所述下馈电基板层5布置有第二金属微带线9，所述第一微带线8和第二微带线9相互正交。所述中间馈电基板层4为一金属片构成的地板，该金属片采用刻饰工艺形成一十字形缝隙。所述十字形缝隙形成避让孔，所述第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超宽带宽波束低轮廓背腔天线结构，包括从上到下依次设置的引向介质基板、馈电基板以及反射腔体，所述馈电基板包括上馈电基板层、中间馈电基板层、下馈电基板层，所述上馈电基板层布置有第一金属微带线，所述下馈电基板层布置有第二金属微带线，中间馈电基板层设有避让孔，其特征在于：所述馈电基板为多层层压基板结构，所述上馈电基板层、中间馈电基板层和下馈电基板层通过压合工艺压合为一体。

【技术特征摘要】
1.一种超宽带宽波束低轮廓背腔天线结构，包括从上到下依次设置的引向介质基板、馈电基板以及反射腔体，所述馈电基板包括上馈电基板层、中间馈电基板层、下馈电基板层，所述上馈电基板层布置有第一金属微带线，所述下馈电基板层布置有第二金属微带线，中间馈电基板层设有避让孔，其特征在于：所述馈电基板为多层层压基板结构，所述上馈电基板层、中间馈电基板层和下馈电基板层通过压合工艺压合为一体。2.根据权利要求1所述的超宽带宽波束低轮廓背腔天线结构，其特征在于：所述引向介质基板、馈电基板以及反射腔体均为圆形部件，且上述各部件的垂直中心线重合。3.根据权利要求1所述的超宽带宽波束低轮廓背腔天线结构，其特征在于：所述反射腔体为金属材质，该金属反射腔体为具有倾斜反射面的环形看台结构。4.根据权利要求2所述的超宽带宽波束低轮廓背腔天线结构，其特征在于：所述反射腔体还包括一底面反射板，该底面反射板与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌玲，刘贵亚，汪佳娣，
申请(专利权)人：合肥应为电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34