一种圆极化倍频程超宽带天线单元及阵列制造技术

本发明专利技术公开了一种圆极化倍频程超宽带天线单元，第一Vivaldi天线与第二Vivaldi天线呈垂直正交设置，用于产生相位差为90

【技术实现步骤摘要】
一种圆极化倍频程超宽带天线单元及阵列


[0001]本专利技术涉及天线
，具体而言，涉及一种圆极化倍频程超宽带天线单元及阵列。

技术介绍

[0002]随着通信技术的飞速发展，雷达天线作为一种应用于通信广播、国防建设、航空航天领域的信息侦察探测设备，其性能指标面临着越发严格的要求。雷达天线多应用于相控阵中，通过电子控制的方法，可实现雷达波束指向和主瓣形状的快速变化。在多目标跟踪及观测高速运动目标方面有着独到的优势。然而一部相控阵雷达通常由上千个阵元组成，成本极大，现在多采用宽带相控阵雷达来满足多频段多系统共用共收发的需求，并能减少不同频段天线之间的干扰。
[0003]传统宽带相控阵的设计方式是先设计具有宽带性能的孤立天线单元，再将单元组成阵列天线，但该方式会由于单元间的相互耦合使阵列天线的匹配恶化。且由于一般的宽带天线单元尺寸较大，组阵之后体积更为庞大，不易于共形，更不易于实现波束的大角度扫描，无法实现雷达系统的功能。
[0004]有鉴于此，特提出本申请。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是如何实现对波束进行大角度扫描的天线单元，目的在于提供一种圆极化倍频程超宽带天线单元及阵列，能够通过形成的圆极化波实现波束大角度扫描的特性。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一种圆极化倍频程超宽带天线单元，包括第一Vivaldi天线与第二Vivaldi天线；所述第一Vivaldi天线与所述第二Vivaldi天线呈垂直正交设置，用于产生相位差为90
°
的电信号，形成左旋圆极化波或右旋圆极化波；
[0008]所述第一Vivaldi天线包括第一介质基板以及辐射贴片，且所述辐射贴片对称的设置于所述第一介质基板上；
[0009]所述辐射贴片上设有扼流槽组与馈电结构，所述馈电结构用于馈以相位差为90
°
的信号，并在空中形成圆极化波；
[0010]所述扼流槽组用于改变辐射臂的表面电流分布、改善口径宽度以及改善天线辐射性能；
[0011]所述第二Vivaldi天线的结构设置与所述第一Vivaldi天线的结构设置相同。
[0012]传统的对天线进行设置的时候，设计的方案是采用具有宽带性能的孤立天线单元，在将天线到哪元组成阵列天线，但是在采用这种方法对天线单元进行设计的时候，往往体积过大，在组成阵列的时候体积更为庞大，不易于实现波束的大角度扫描，本专利技术提供了一种圆极化倍频程超宽带天线单元及阵列，通过将两个相同的Vivaldi天线垂直正交设置，
将线极化形式更改为圆极化形式，且对馈电点位置、辐射贴片位置的改进，实现了天线单元在强耦合效应作用下获得超过三倍频程的宽角度扫描特性。
[0013]优选地，所述馈电结构包括馈电带线、第一槽线开路腔、第二槽线开路腔以及短路终端，所述第一槽线开路腔与所述第二槽线开路腔均设置在所述第一介质基板的边缘，且关于所述第一介质基板的中轴线对称设置；所述短路终端设置在所述第一槽线开路腔上方；所述馈电带线围绕所述第二槽线开路腔设置，且为带状线馈电；所述槽线开路腔用于调整馈电位置。
[0014]设置的短路终端结构能够有效降低电路的Q值，且同时可以拓宽天线的带宽。
[0015]优选地，所述辐射贴片由指数曲线围成，且所述扼流槽组设置在所述辐射贴片的中轴线处，所述馈电结构设置在所述扼流槽组的下方。
[0016]优选地，所述扼流槽组包括若干等间距设置的第一扼流槽与若干等间距设置的第二扼流槽，且所述第一扼流槽与所述第二扼流槽平行设置。
[0017]优选地，所述第一扼流槽与所述第二扼流槽均为矩形扼流槽，且所述第一扼流槽的长度小于所述第二扼流槽的长度。
[0018]优选地，所述第一扼流槽与所述介质基板的中轴线呈角度设置，所述第二扼流槽与所述介质基板中轴线的角度与所述第一扼流槽设置的角度相同。
[0019]优选地，所述短路终端为扇形结构或方形结构。
[0020]所采用的扇形结构是最优的方式，但是不限制与扇形、方形等结构的设置。
[0021]优选地，所述槽线开路腔的形状为半圆形结构或多边形结构。
[0022]采用的半圆形结构时最优的设置，且不限制与时采用半圆形结构或多边形结构。
[0023]本专利技术还公开了一种圆极化倍频程超宽带天线阵列，包括若干如上所述的圆极化倍频程超宽带天线单元，且所述天线单元呈阵列的形式均匀排布。
[0024]将构建的天线单元组成天线阵列，实现了天线单元在强耦合效应的作用下获得超过三倍频程的宽角扫描特性，减小了天线单元之间的耦合性能。
[0025]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0026]1、本专利技术实施例提供的一种圆极化倍频程超宽带天线单元及阵列，通过将第一Vivaldi天线与第二Vivaldi天线垂直设置，实现了将传统的线极化波转换为圆极化波的过程；
[0027]2、本专利技术实施例提供的一种圆极化倍频程超宽带天线单元及阵列，通过对介质基板上的馈电点位置以及辐射贴片位置进行改进，使得天线单元在强耦合效应的作用下获得超过三倍频程的宽角扫描特性；
[0028]3、本专利技术实施例提供的一种圆极化倍频程超宽带天线单元及阵列，通过将扼流槽组中的扼流槽设置为矩形槽，实现了超宽带小型化低剖面的特性。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0030]图1为天线单元整体结构示意图
[0031]图2为侧射时单元主/交叉极化仿真增益
[0032]图3为有源驻波比
[0033]图4为侧射时单元法向轴比
[0034]图5为2.2GHz情况下的单元方向图
[0035]图6为图6 1.4GHz情况下的单元方向图
[0036]图7为0.7GHz情况下的单元方向图
[0037]图8为扫描至0
°
时的阵列方向图(5*5阵列)
[0038]图9为扫描至30
°
时的阵列方向图(5*5阵列)
[0039]图10为扫描至55
°
时的阵列方向图(5*5阵列)
[0040]图11为圆极化紧耦合Vivaldi子线阵示意图
[0041]图12为第一Vivaldi天线的结构示意图
具体实施方式
[0042]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0043]在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆极化倍频程超宽带天线单元，其特征在于，包括第一Vivaldi天线(1)与第二Vivaldi天线(9)；所述第一Vivaldi天线(1)与所述第二Vivaldi天线(9)呈垂直正交设置，用于产生相位差为90
°
的电信号，形成左旋圆极化波或右旋圆极化波；所述第一Vivaldi天线(1)包括第一介质基板以及辐射贴片(2)，且所述辐射贴片(2)对称的设置于所述第一介质基板上；所述辐射贴片(2)上设有扼流槽组与馈电结构，所述馈电结构用于馈以相位差为90
°
的信号，并在空中形成圆极化波；所述扼流槽组用于改变辐射臂的表面电流分布、改善口径宽度以及改善天线辐射性能；所述第二Vivaldi天线(9)的结构设置与所述第一Vivaldi天线(1)的结构设置相同。2.根据权利要求1所述的一种圆极化倍频程超宽带天线单元，其特征在于，所述馈电结构包括馈电带线(7)、第一槽线开路腔(6)、第二槽线开路腔(8)以及短路终端(5)，所述第一槽线开路腔(6)与所述第二槽线开路腔(8)均设置在所述第一介质基板的边缘，且关于所述第一介质基板的中轴线对称设置；所述短路终端(5)设置在所述第一槽线开路腔(6)上方；所述馈电带线(7)围绕所述第二槽线开路腔(8)设置，且为带状线馈电；所述槽线开路腔用于调整馈电位置。3.根据权利要求2所述的一种圆极化倍...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘又嘉，谭秋意，黄海燕，鲁国林，郑斌，
申请(专利权)人：重庆两江卫星移动通信有限公司，
类型：发明
国别省市：