一种实现宽带宽角扫描的结构及具有其的微带天线单元制造技术

本申请属于相控阵雷达天线技术领域，特别涉及一种实现宽带宽角扫描的结构及具有其的微带天线单元。结构包括：金属地板、馈电层介质基板、辐射层介质基板、金属柱以及金属贴片。馈电层介质基板的下表面与金属地板贴合设置，上表面刻蚀有铜层，所述馈电层介质基板的四个角上均设置有第一金属隔离电壁，所述第一金属隔离电壁连接所述金属地板和所述铜层；辐射层介质基板通过半固化片粘接在所述馈电层介质基板的上表面；金属柱呈1/4圆柱形，所述金属柱设置在所述辐射层介质基板的四个角上，且每个所述金属柱的中轴线与所述辐射层介质基板的侧棱重合，所述金属柱的一端接地；金属贴片刻蚀在所述辐射层介质基板的上表面，围绕所述金属柱设置。

A structure for broadband wide-angle scanning and a microstrip antenna unit with it

【技术实现步骤摘要】
一种实现宽带宽角扫描的结构及具有其的微带天线单元
本申请属于相控阵雷达天线
，特别涉及一种实现宽带宽角扫描的结构及具有其的微带天线单元。
技术介绍
随着相控阵雷达技术的不断发展，不论是雷达还是电子对抗系统，为提高自身的作战能力和范围，除要求雷达天线宽带工作外，还要求大空域覆盖、宽角度扫描等。因此，在改善相控阵天线工作带宽的同时兼顾宽角扫描特性就成为亟待解决的关键问题。然而相控阵天线单元之间由于存在互耦，导致其在栅瓣之前的某一特定扫描角上出现尖而深的凹点，此时能量为全反射，天线将不能辐射或接收能量，形成扫描盲点。扫描盲点是制约相控阵天线实现宽带宽角扫描的重要因素之一。传统的有源相控阵辐射单元多采用Vivaldi等端射天线形式，这种类型的天线能够获得较宽的工作带宽和较大的波束扫描角，但是存在如下缺陷：大体积、大重量制约了天线在机载平台上的大面积应用；高剖面的特性使得其结构强度随着天线高度的升高而减弱；天线的安装结构复杂，装配工作量较大。微带天线顺应了现代机载雷达系统小型化、轻量化、高可靠性和多功能性的发展趋势，具备剖面低、体积小、重量轻、易与载体表面共形、易与有源器件集成等诸多优点，可以作为新型相控阵雷达的天线形式。然而微带天线在开放式的微带基板上易激励起表面波的传播，导致微带阵列的单元之间产生比传统有源相控阵辐射单元间更加复杂和强烈的互耦效应，导致阵列阻抗失配、辐射方向图失真等性能恶化。大角度扫描时，这种互耦效应更加强烈，使扫描盲点现象更加严重。由于它出现在栅瓣之前，有的甚至出现在离侧射方向不远的角度上，这样势必会大大缩小微带相控阵天线的扫描区域，导致整个阵列的扫描性能下降，使得微带天线在保证宽带工作的同时，难以实现宽角度扫描。因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
技术实现思路
本申请的目的是提供了一种实现宽带宽角扫描的结构及具有其的微带天线单元，以解决现有技术存在的至少一个问题。本申请的技术方案是：一种实现宽带宽角扫描的结构，包括：金属地板，所述金属地板呈矩形；馈电层介质基板，所述馈电层介质基板的下表面与所述金属地板贴合设置，所述馈电层介质基板的上表面刻蚀有铜层，所述馈电层介质基板的四个角上均设置有第一金属隔离电壁，所述第一金属隔离电壁连接所述金属地板和所述铜层；辐射层介质基板，所述辐射层介质基板通过半固化片粘接在所述馈电层介质基板的上表面；金属柱，所述金属柱呈1/4圆柱形，所述金属柱设置在所述辐射层介质基板的四个角上，且每个所述金属柱的中轴线与所述辐射层介质基板的侧棱重合，所述金属柱的一端接地；金属贴片，所述金属贴片刻蚀在所述辐射层介质基板的上表面，围绕所述金属柱设置。可选地，所述第一金属隔离电壁为具有金属内壁的多个通孔。可选地，所述第一金属隔离电壁呈直线形或者圆弧形。可选地，所述金属柱的一端与所述铜层连接。可选地，所述金属柱的一端穿过所述馈电层介质基板与所述金属地板连接。可选地，所述金属贴片为4个1/4圆弧形贴片。可选地，所述金属贴片为4个1/4齿轮形贴片。一种微带天线单元，所述微带天线单元包括如上所述的实现宽带宽角扫描的结构，还包括：所述金属地板中设置有同轴连接器，所述同轴连接器具有探针；所述馈电层介质基板包括两层介质基板，上层介质基板的上表面刻蚀有所述铜层，所述铜层上开设有耦合缝，下层介质基板的上表面刻蚀有馈线，所述馈线与所述同轴连接器的探针连接，所述馈电层介质基板上设置有贯穿所述两层介质基板的第二金属隔离电壁，所述第二金属隔离电壁用于连接所述铜层和所述金属地板；所述辐射层介质基板包括两层介质基板，上层介质基板的上表面刻蚀有上层辐射贴片，下层介质基板的上表面刻蚀有下层辐射贴片；保护层介质基板，所述保护层介质基板通过半固化片粘接在所述辐射层介质基板的上层介质基板的上表面。可选地，所述耦合缝呈工字型。可选地，所述第二金属隔离电壁围绕所述馈线末端和所述同轴连接器排布。专利技术至少存在以下有益技术效果：本申请的现宽带宽角扫描的结构，能够有效地抑制微带天线在大角度扫描时产生的盲点效应，使微带相控阵天线在40％工作带宽的基础上，扫描角域展宽到±60°，同时保留了微带天线剖面低、体积小、重量轻、易与载体表面共形、易与有源器件集成等优点；设计及加工难度系数低，易于实现，具有较强的工程实践意义；应用广，可用于各种舰载、机载、路基平台上的各种雷达和电子战、通信设备上。附图说明图1是本申请一个实施方式的实现宽带宽角扫描的结构示意图；图2是本申请一个实施方式的实现宽带宽角扫描的结构金属环形贴片示意图；图3是本申请一个实施方式的微带天线示意图；图4是本申请一个实施方式的微带天线爆炸图；图5是本申请一个实施方式的微带天线的有源驻波曲线；图6是现有技术中不具有实现宽带宽角扫描的结构的微带天线的有源驻波曲线。其中：1-金属地板；2-馈电层介质基板；3-铜层；4-辐射层介质基板；5-第一金属隔离电壁；6-金属柱；7-金属贴片；8-上层辐射贴片；9-下层辐射贴片；10-耦合缝；11-馈线；12-同轴连接器；13-第二金属隔离电壁；14-保护层介质基板。具体实施方式为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。下面结合附图1至图6对本申请做进一步详细说明。本申请提供了一种实现宽带宽角扫描的结构，包括：金属地板1、馈电层介质基板2、辐射层介质基板4、金属柱6以及金属贴片7。具体的，如图1所示，金属地板1呈矩形；馈电层介质基板2的下表面与金属地板1贴合设置，馈电层介质基板2的上表面刻蚀有铜层3，馈电层介质基板2的四个角上均设置有第一金属隔离电壁5，第一金属隔离电壁5连接金属地板1和所述铜层3；辐射层介质基板4通过半固化片粘接在馈电层介质基板2的上表面；金属柱6呈1/4圆柱形，金属柱6设置在辐射层介质基板4的四个角上，且每个金属柱6的中轴线与辐射层介质基板4的侧棱重合，金属柱6的一端接地；金属贴片7刻蚀在辐射层介质基板4的上表面，围绕金属柱6设置。本申请实现宽带宽角扫描的结构中，第一金属隔离电壁5为具有金属内壁的多个通孔，具有金属内壁的多个通孔呈直线形或者圆弧形排布。在本申请的一个实施方式中，金属柱6的一端与铜层3连接，再通过铜层3、第一金属隔离电壁5间接与金属地板1连接。在本申请的另一个实施方式中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现宽带宽角扫描的结构，其特征在于，包括：金属地板(1)，所述金属地板(1)呈矩形；馈电层介质基板(2)，所述馈电层介质基板(2)的下表面与所述金属地板(1)贴合设置，所述馈电层介质基板(2)的上表面刻蚀有铜层(3)，所述馈电层介质基板(2)的四个角上均设置有第一金属隔离电壁(5)，所述第一金属隔离电壁(5)连接所述金属地板(1)和所述铜层(3)；辐射层介质基板(4)，所述辐射层介质基板(4)通过半固化片粘接在所述馈电层介质基板(2)的上表面；金属柱(6)，所述金属柱(6)呈1/4圆柱形，所述金属柱(6)设置在所述辐射层介质基板(4)的四个角上，且每个所述金属柱(6)的中轴线与所述辐射层介质基板(4)的侧棱重合，所述金属柱(6)的一端接地；金属贴片(7)，所述金属贴片(7)刻蚀在所述辐射层介质基板(4)的上表面，围绕所述金属柱(6)设置。

【技术特征摘要】
1.一种实现宽带宽角扫描的结构，其特征在于，包括：金属地板(1)，所述金属地板(1)呈矩形；馈电层介质基板(2)，所述馈电层介质基板(2)的下表面与所述金属地板(1)贴合设置，所述馈电层介质基板(2)的上表面刻蚀有铜层(3)，所述馈电层介质基板(2)的四个角上均设置有第一金属隔离电壁(5)，所述第一金属隔离电壁(5)连接所述金属地板(1)和所述铜层(3)；辐射层介质基板(4)，所述辐射层介质基板(4)通过半固化片粘接在所述馈电层介质基板(2)的上表面；金属柱(6)，所述金属柱(6)呈1/4圆柱形，所述金属柱(6)设置在所述辐射层介质基板(4)的四个角上，且每个所述金属柱(6)的中轴线与所述辐射层介质基板(4)的侧棱重合，所述金属柱(6)的一端接地；金属贴片(7)，所述金属贴片(7)刻蚀在所述辐射层介质基板(4)的上表面，围绕所述金属柱(6)设置。2.根据权利要求1所述的实现宽带宽角扫描的结构，其特征在于，所述第一金属隔离电壁(5)为具有金属内壁的多个通孔。3.根据权利要求2所述的实现宽带宽角扫描的结构，其特征在于，所述第一金属隔离电壁(5)呈直线形或者圆弧形。4.根据权利要求1所述的实现宽带宽角扫描的结构，其特征在于，所述金属柱(6)的一端与所述铜层(3)连接。5.根据权利要求1所述的实现宽带宽角扫描的结构，其特征在于，所述金属柱(6)的一端穿过所述馈电层介质基板(2)与所述金属地板(1)连接。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：苏培，周丹晨，孙丹，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32