一种低耦合低剖面宽带天线制造技术

一种低耦合低剖面宽带天线，包括上层介质板，上层介质板的上表面设置有耦合天线阵列及第一、第二、第三开口谐振环阵列，下表面设置有分别和第一、第二、第三开口谐振环阵列对称的第四、第五、第六开口谐振环阵列；位于上层介质板下方的下层介质板，下层介质板的上表面设置有馈电天线阵列、第七、第八、第九开口谐振环阵列、下表面设置地板，馈电天线阵列中的馈电贴片单元的大小及形状和耦合天线阵列中耦合贴片单元相同，馈电贴片单元通过同轴探针馈电；上、下层介质板间由空气层隔开，上层介质板上的第一、第二、第三、第四、第五及第六开口谐振环阵列和下层介质板上的第七、第八、第九开口谐振环阵列构成超构表面。本发明专利技术宽带天线具有低耦合低剖面的特性。低耦合低剖面的特性。低耦合低剖面的特性。

【技术实现步骤摘要】
一种低耦合低剖面宽带天线


[0001]本专利技术属于天线
，尤其涉及一种基于超构表面的低耦合低剖面宽带天线。

技术介绍

[0002]具有多个阵元的宽带天线，阵元之间的耦合通常被视为恶化天线阵列性能的主要因素，尤其是当阵元间的间距很小时，阵元间的耦合会影响天线的阻抗匹配、辐射方向图、副瓣电平和扫描特性等。因此，通常在阵元间加载解耦结构来减弱耦合对天线性能的影响，实现耦合抑制。利用超构表面的单负特性是进行耦合抑制是一种有效的手段，但目前多数用于耦合抑制的超构表面都放置在天线阵列的上方，这会增加天线的剖面高度，而且鲜少有将超构表面应用于宽带天线的耦合抑制。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于超构表面的低耦合低剖面宽带天线。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采取如下的技术解决方案：
[0005]一种低耦合低剖面宽带天线，包括：上层介质板，所述上层介质板的上表面设置有耦合天线阵列、第一开口谐振环阵列、第二开口谐振环阵列及第三开口谐振环阵列，所述上层介质板的下表面设置有分别和所述第一开口谐振环阵列、所述第二开口谐振环阵列及所述第三开口谐振环阵列对称的第四开口谐振环阵列、第五开口谐振环阵列及第六开口谐振环阵列；位于所述上层介质板下方的下层介质板，所述下层介质板的上表面设置有馈电天线阵列、第七开口谐振环阵列、第八开口谐振环阵列及第九开口谐振环阵列、下表面设置有地板，所述馈电天线阵列中的馈电贴片单元的大小及形状和所述耦合天线阵列中耦合贴片单元的大小及形状相同，所述馈电贴片单元通过同轴探针馈电；所述上层介质板和所述下层介质板之间由空气层隔开，所述上层介质板上的第一开口谐振环阵列、第二开口谐振环阵列、第三开口谐振环阵列、第四开口谐振环阵列、第五开口谐振环阵列及第六开口谐振环阵列和所述下层介质板上的第七开口谐振环阵列、第八开口谐振环阵列及第九开口谐振环阵列构成超构表面。
[0006]进一步的，所述耦合天线阵列包括按顺时针方向以2
×
2的轴对称阵列形式依次排布于所述上层介质板上的第一耦合贴片单元、第二耦合贴片单元、第三耦合贴片单元及第四耦合贴片单元，所述第一开口谐振环阵列沿所述上层介质板宽度方向上的中心线设置，位于上层介质板长度方向上相邻的耦合贴片单元之间；所述第二开口谐振环阵列和所述第三开口谐振环阵列的结构相同，且对称设置于所述第一开口谐振环阵列沿所述上层介质板的长度方向的两侧，位于上层介质板宽度方向上相邻的耦合贴片单元之间。
[0007]更进一步的，所述第一耦合贴片单元、第二耦合贴片单元、第三耦合贴片单元及第四耦合贴片单元为矩形。
[0008]进一步的，所述馈电天线阵列包括按顺时针方向以2
×
2的轴对称阵列形式依次排
布于所述下层介质板上的第一馈电贴片单元、第二馈电贴片单元、第三馈电贴片单元及第四馈电贴片单元，所述第七开口谐振环阵列沿所述下层介质板宽度方向上的中心线设置，位于下层介质板长度方向上相邻的耦合贴片单元之间；所述第八开口谐振环阵列和所述第九开口谐振环阵列的结构相同，且对称设置于所述第七开口谐振环阵列沿所述下层介质板的长度方向的两侧，位于下层介质板宽度方向上相邻的耦合贴片单元之间。
[0009]更进一步的，所述第一馈电贴片单元、第二馈电贴片单元和所述第三馈电贴片单元、第四馈电贴片单元上的馈电点分别位于各馈电贴片单元长度方向的中心线上且位于各馈电贴片单元的下部。
[0010]进一步的，各开口谐振环阵列均包括若干个开口谐振环对，每一个所述开口谐振环对均由两个对称布置的开口谐振环组成，所述开口谐振环背靠背设置，开口谐振环的开口朝向所述开口谐振环对的外侧。
[0011]更进一步的，所述第一开口谐振环阵列中开口谐振环的大小和所述第二开口谐振环阵列及所述第三开口谐振环阵列中开口谐振环的大小不同；且所述第一开口谐振环阵列中的开口谐振环的开口设置在所述上层介质板的长度方向上，所述第二开口谐振环阵列及所述第三开口谐振环阵列中的开口谐振环的开口设置在所述上层介质板的宽度方向上。
[0012]更进一步的，所述第七开口谐振环阵列中开口谐振环的大小和所述第八开口谐振环阵列及所述第九开口谐振环阵列中开口谐振环的大小不同；且所述第七开口谐振环阵列中的开口谐振环的开口设置在所述下层介质板的长度方向上，所述第八开口谐振环阵列及所述第九开口谐振环阵列中的开口谐振环的开口设置在所述下层介质板的宽度方向上。
[0013]更进一步的，所述开口谐振环为方形开口谐振环，所述开口谐振环的和所述开口相对的臂由两个开口谐振环共有。
[0014]进一步的，所述上层介质板和所述下层介质板之间的间隔为0.06λ0，λ0为和宽带天线的中心频率相对应的波长。
[0015]由以上技术方案可知，本专利技术的宽带天线在宽带双层耦合天线阵列的基础上加载超构表面进行耦合抑制，超构表面由三层开口谐振环阵列构成，通过所加载的超构表面能够在24.5％的带宽内将单元间的所有耦合降至
‑
20dB以下，且方向图得到改善，增益有所提高，实现了宽带内的耦合抑制。而且，超构表面和天线阵列共面，不会增加天线的剖面，具有低剖面特性。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例的结构示意图；
[0017]图2为本专利技术实施例上层介质板上表面的布局示意图；
[0018]图3为本专利技术实施例超构表面单元的结构示意图；
[0019]图4为本专利技术实施例开口谐振环对的平面示意图；
[0020]图5为本专利技术实施例下层介质板上表面的布局示意图；
[0021]图6a为本专利技术实施例宽带天线的S参数仿真结果图；
[0022]图6b为本专利技术实施例宽带天线的相对介电常数和磁导率仿真结果图；
[0023]图7a至图7d分别为本实施例天线和对比例天线的S
11
、S
21
、S
31
和S
41
的曲线图；
[0024]图8为实施例天线和对比例天线的第一耦合贴片单元和耦合天线阵列的增益对比
曲线图；
[0025]图9a和9b分别为实施例天线和对比例天线的第一耦合贴片单元在4.6GHz和5.4GHz处的归一化辐射方向图的对比图；
[0026]图9c和9d分别为实施例天线和对比例天线全馈时天线在4.6GHz和5.4GHz处的归一化辐射方向图的对比图。
[0027]下面结合附图和各实施例对本专利技术进一步详细说明。
具体实施方式
[0028]下面结合附图对本专利技术进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的附图会不依一般比例做局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。需要说明的是，附图采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低耦合低剖面宽带天线，其特征在于，包括：上层介质板，所述上层介质板的上表面设置有耦合天线阵列、第一开口谐振环阵列、第二开口谐振环阵列及第三开口谐振环阵列，所述上层介质板的下表面设置有分别和所述第一开口谐振环阵列、所述第二开口谐振环阵列及所述第三开口谐振环阵列对称的第四开口谐振环阵列、第五开口谐振环阵列及第六开口谐振环阵列；位于所述上层介质板下方的下层介质板，所述下层介质板的上表面设置有馈电天线阵列、第七开口谐振环阵列、第八开口谐振环阵列及第九开口谐振环阵列，下表面设置有地板，所述馈电天线阵列中的馈电贴片单元的大小及形状和所述耦合天线阵列中耦合贴片单元的大小及形状相同，所述馈电贴片单元通过同轴探针馈电；所述上层介质板和所述下层介质板之间由空气层隔开，所述上层介质板上的第一开口谐振环阵列、第二开口谐振环阵列、第三开口谐振环阵列、第四开口谐振环阵列、第五开口谐振环阵列及第六开口谐振环阵列和所述下层介质板上的第七开口谐振环阵列、第八开口谐振环阵列及第九开口谐振环阵列构成超构表面。2.根据权利要求1所述的低耦合低剖面宽带天线，其特征在于：所述耦合天线阵列包括按顺时针方向以2
×
2的轴对称阵列形式依次排布于所述上层介质板上的第一耦合贴片单元、第二耦合贴片单元、第三耦合贴片单元及第四耦合贴片单元，所述第一开口谐振环阵列沿所述上层介质板宽度方向上的中心线设置，位于上层介质板长度方向上相邻的耦合贴片单元之间；所述第二开口谐振环阵列和所述第三开口谐振环阵列的结构相同，且对称设置于所述第一开口谐振环阵列沿所述上层介质板的长度方向的两侧，位于上层介质板宽度方向上相邻的耦合贴片单元之间。3.根据权利要求2所述的低耦合低剖面宽带天线，其特征在于：所述第一耦合贴片单元、第二耦合贴片单元、第三耦合贴片单元及第四耦合贴片单元为矩形。4.根据权利要求1所述的低耦合低剖面宽带天线，其特征在于：所述馈电天线阵列包括按顺时针方向以2
×
2的轴对称阵列形式依次排布于所述下层介质板上的第一馈电贴片单元、第二馈电贴片单元、第三馈电贴片单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹晓鋆，王光明，王亚伟，宗彬锋，白昊，魏鑫，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：