一种可与金属载体共形的宽带宽波束双极化定向天线制造技术

本发明专利技术涉及一种可与金属载体共形的宽带宽波束双极化定向天线，属于天线技术领域。包括金属空腔、辐射盖板、两微带巴伦基板和射频接头，金属空腔包裹整个天线，辐射盖板与金属空腔上表面相契合，微带巴伦基板用于承载微带匹配电路，射频接头与微带匹配电路上的馈电孔连接。本发明专利技术的辐射盖板采用十字交叉缝隙的设计，采用微带巴伦匹配电路分别馈电。辐射盖板表面的金属辐射片与整个金属腔连接在一起，将辐射盖板表面的金属辐射片分为四块，每一对角线的两块辐射片称为一对辐射单元，当两对辐射单元同时激励时便形成了双极化辐射，在天线的正上方可以得到定向方向图，同时天线可应用于金属载体表面进行共形设计。

【技术实现步骤摘要】
一种可与金属载体共形的宽带宽波束双极化定向天线
本专利技术属于天线
，涉及一种可与金属载体共形的宽带宽波束双极化定向天线，具体是用于不宜破坏表面形状的金属载体表面。
技术介绍
磁流天线能够在贴近金属的环境下正常工作，具有较小的后向电平，具有宽波束特性，可以覆盖相当大的辐射范围。双极化天线能同时发射或接收两个正交极化的电磁波，因此在同一频带内，双极化天线可以实现两幅天线的作用，可缩减天线成本和安装空间。目前，双极化磁流天线在与金属表面的共形设计中具有很大的应用前景。常用的磁流天线形式有微带磁流天线。微带磁流天线通常对天线上部微带贴片的一面或三面采用金属封闭，当对其馈电时，可以在未封闭的一侧形成等效磁流，一般微带贴片宽λ/4。磁流天线通常具有宽波束的特点，但其阻抗带宽小，需要采取一定的技术展宽带宽，但展宽带宽的同时会造成辐射方向图的明显形变。天线的工作带宽是一项非常重要的技术指标。为了满足现如今高速、大容量通信的需要，宽带天线是天线的一个重要的发展趋势。对于传统磁偶极子天线来说，天线带宽很难增加。根据现有的微带磁流天线技术，天线的阻抗带宽往往不到10％。因此，在应用磁流辐射的前提下，如何实现双极化磁流天线的宽频带特性是无线通信领域急需解决的难题。
技术实现思路
要解决的技术问题为了提高现有的双极化磁流天线的工作带宽，本专利技术提出一种可与金属载体共形的宽带宽波束双极化定向天线。技术方案一种可与金属载体共形的宽带宽波束双极化定向天线，其特征在于包括：一金属空腔，所述金属空腔包裹整个天线；一辐射盖板，所述辐射盖板与金属空腔上表面相契合；两微带巴伦基板，所述微带巴伦基板用于承载微带匹配电路；两射频接头，所述射频接头与微带匹配电路上的馈电孔连接。本专利技术技术方案更进一步的说：所述的金属空腔上表面不封闭且四周留有凹槽，其底面内部也留有十字凹槽。本专利技术技术方案更进一步的说：所述的辐射盖板为印刷电路制造，镶嵌在金属空腔上表面与之形成一个整体，其上表面金属覆铜，金属辐射片留有十字交叉缝隙，并在边缘处与金属空腔短路，从而，该十字交叉缝隙在电流激励下可形成等效磁流，可与金属载体共存，盖板中心部位另留有十字交叉开槽。本专利技术技术方案更进一步的说：金属辐射片的十字交叉缝隙与十字交叉开槽成45°。本专利技术技术方案更进一步的说：所述两微带巴伦基板均为印刷电路制造，其正面均印刷微带线，背面均印刷金属接地面，一端插入金属空腔底部的十字凹槽，另一端插入辐射盖板的十字交叉开槽。本专利技术技术方案更进一步的说：所述两块微带巴伦基板分别留有开槽设计，其一基板向上开槽，另一基板向下开槽，二者十字交叉放置。本专利技术技术方案更进一步的说：两微带巴伦基板背面设有长度为λ/4的缝隙。本专利技术技术方案更进一步的说：所述微带线在中部通过桥路隔离，底部均与射频接头内芯相连接。本专利技术技术方案更进一步的说：所述两射频接头置于金属空腔的下方，所述射频接头的内芯穿过所述金属空腔底部与微带巴伦线连接，所述射频接头的外皮与金属空腔底面连接。有益效果本专利技术提出的一种可与金属载体共形的宽带宽波束双极化定向天线，与现有技术相比较，本专利技术的辐射盖板采用十字交叉缝隙的设计，采用微带巴伦匹配电路分别馈电。辐射盖板表面的金属辐射片与整个金属腔连接在一起，将辐射盖板表面的金属辐射片分为四块，每一对角线的两块辐射片称为一对辐射单元，当两对辐射单元同时激励时便形成了双极化辐射，在天线的正上方可以得到定向方向图，同时天线可应用于金属载体表面进行共形设计。另外，天线的阻抗带宽达到一个倍频程以上，辐射效率达到95％以上，并且天线在整个上半空间内的增益达到-3dB以上。盖板表面的两对辐射单元需要通过差分电路分别馈电，一对辐射单元需要得到幅度相等相位相反的激励。传统馈电电路常采用耦合馈电结构，但其结构有一定的缺点，在金属空腔内部的小空间内难以实施，因此提出了微带巴伦匹配电路。一对辐射单元与微带巴伦基板的接地面相连，接地面中间部分留有长度约为λ/4的缝隙。基板正面的微带线分为三段，其包括，与射频接头相连接的50Ω标准微带线；与微带线相连末端在接地面缝隙中部位置的长约为λ/4的阻抗变换线；与阻抗变换线相连的一段开路枝节。另一对辐射单元也通过相同形式的微带巴伦匹配电路连接并馈电，两条微带线交叉部分采用桥路进行隔离。本专利技术采用的微带巴伦匹配电路结构简单，实现了阻抗变换以及平衡馈电的作用，可为两对辐射单元提供良好馈电，同时，天线也实现高辐射效率的特性。综上所述，由于采用了辐射盖板与金属空腔一体化连接和微带巴伦匹配电路，因此本专利技术天线同时实现了定向天线的宽波束、宽频带、双极化和高隔离度特性，并且可以应用于金属载体表面进行一体化设计，解决了传统双极化宽带天线无法与金属共形的技术难题。附图说明图1为本专利技术天线整体结构图；图2为本专利技术天线侧视图；图3为本专利技术天线分层结构图；图4为本专利技术天线的金属空腔的俯视图；图5为本专利技术天线的辐射盖板的俯视图；图6为本专利技术天线的两个微带巴伦基板的前视图；图7为本专利技术天线的两个微带巴伦基板的后视图；图8为本专利技术天线两端口的电压驻波比曲线图；图9是本专利技术天线的辐射效率曲线图；图10是本专利技术天线在6.5GHz的主极化方向图；图11是本专利技术天线在10GHz的主极化方向图；图12是本专利技术天线在13GHz的主极化方向图本专利技术的附图标记说明：1-金属空腔、2-辐射盖板、3-第一巴伦基板、4-第二巴伦基板、5-射频接头、101-凹槽、102-十字交叉开槽、103-馈电孔、201-第一介质板、202-十字交叉凹槽、203-十字交叉缝隙、204-金属辐射片、301-第一介质板、302-第一开槽、303-第一微带线、304-第一阻抗变换线、305-第一开路枝节、306-第一缝隙、307-第一接地面、401-第二介质板、402-第二开槽、403-第二微带线、404-第二阻抗变换线、405-第二开路枝节、406-第二缝隙、407-第二接地面。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：请参考图1～图7，本专利技术提出一种可与金属载体共形的宽带宽波束双极化定向天线，其包括金属空腔1，金属空腔1包裹整个天线，在其上方四周留有凹槽101，可使辐射盖板2嵌入，其底部留有十字交叉开槽102，可使两块微带巴伦基板3和4嵌入，便于安装，另外金属空腔底部留有两个馈电孔103；辐射盖板2，辐射盖板2位于天线的最上层，镶嵌在金属空腔1上表面，辐射基板2采用印刷电路工艺制造，在介质板201上印刷有构成十字交叉缝隙203的金属辐射片204，金属辐射片204四周与金属空腔1焊接，介质板201内部设计了十字交叉凹槽202；两块微带巴伦基板3和4，两块微带巴伦基板3和4采用印刷电路工艺制造，介质板301留有向下的第一开槽302，其正面的微带线包括有50Ω标准微带线303、λ本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可与金属载体共形的宽带宽波束双极化定向天线，其特征在于包括：/n一金属空腔，所述金属空腔包裹整个天线；/n一辐射盖板，所述辐射盖板与金属空腔上表面相契合；/n两微带巴伦基板，所述微带巴伦基板用于承载微带匹配电路；/n两射频接头，所述射频接头与微带匹配电路上的馈电孔连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种可与金属载体共形的宽带宽波束双极化定向天线，其特征在于包括：
一金属空腔，所述金属空腔包裹整个天线；
一辐射盖板，所述辐射盖板与金属空腔上表面相契合；
两微带巴伦基板，所述微带巴伦基板用于承载微带匹配电路；
两射频接头，所述射频接头与微带匹配电路上的馈电孔连接。


2.根据权利要求1所述的一种可与金属载体共形的宽带宽波束双极化定向天线，其特征在于所述的金属空腔上表面不封闭且四周留有凹槽，其底面内部也留有十字凹槽。


3.根据权利要求1所述的一种可与金属载体共形的宽带宽波束双极化定向天线，其特征在于所述的辐射盖板为印刷电路制造，镶嵌在金属空腔上表面与之形成一个整体，其上表面金属覆铜，金属辐射片留有十字交叉缝隙，并在边缘处与金属空腔短路，从而，该十字交叉缝隙在电流激励下可形成等效磁流，可与金属载体共存，盖板中心部位另留有十字交叉开槽。


4.根据权利要求3所述的一种可与金属载体共形的宽带宽波束双极化定向天线，其特征在于金属辐射片的十字交叉缝隙与十字交叉开槽成45°。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈曦，贺一展，张鹏，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61