一种微带八木方向图可重构天线制造技术

本发明专利技术公开了一种微带八木方向图可重构天线，属于射频前端器件技术领域。其由主辐射微带线、两个寄生辐射微带线、四个寄生端子和四个射频开关、介质基板、一个同轴连接器、金属地和中间层的巴伦组成。当处在同一侧的两个开关导通时，另一侧的开关断开时，单元波束由导通一侧指向断开一侧。利用双信号孔和巴伦向主辐射微带馈电的方向图可重构天线具有可二维大角度扫描与低副瓣的特征，若采用单端口设计，则难于实现二维方向大角度扫描；本发明专利技术结构简单、制造方便，相对于宽波束天线单元，设计结构简单，平面微带结构可以实现快速印刷制造。造。造。

【技术实现步骤摘要】
一种微带八木方向图可重构天线


[0001]本专利技术涉及到射频前端器件
，特别涉及一种微带八木方向图可重构天线。

技术介绍

[0002]基于方向图可重构天线的相控阵，由于其扫描速度快、扫描角度宽、增益平坦度好，因此在远距离通信及机载、舰载雷达等方面具有重要研究价值。近期关于大角度扫描的相控阵天线研究比较多，主要包括基于宽波束天线单元的相控阵、基于方向图可重构天线单元的相控阵和共形天线阵三种。宽波束天线单元的优点是结构简单，无需偏置电路，不用考虑偏置线对辐射特性的影响，但缺点是在扫描在较大角度时常常产生较大的栅瓣，为了减少栅瓣，阵列间距需要小于半波长，这使得单元设计困难，且使得主波束增益较小。
[0003]相比宽波束天线单元，方向图可重构天线单元通过扫描模式的切换，扫描的栅瓣小，增益平坦度好，主波束增益更高，但是偏置电路影响大，且大多数应用于相控阵的天线单元只能在一维方向实现宽角度扫描。例如王秉中等人基于方向图可重构天线单元于2011年研制出扫描范围为
±
60
°
的相控阵线阵列，之后该小组研究出了扫描范围为
±
81
°
的相控阵，但这些相控阵都只适合于一维方向扫描。随后2017年在IEEE Transactions on Antennas and Propagation发表了关于可以实现二维扫描的相控阵系统的论文，主波束在二维方向可以实现
±
72
°
的扫描，但是存在增益低、相对带宽窄的问题。
[0004]由于宽波束天线单元和大多数方向图可重构天线单元存在栅瓣高、增益小、带宽窄或者只能一维扫描的缺点，目前难于达到在各种射频通信设备应用上的要求。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种微带八木方向图可重构天线。该天线具有结构简单、设计方便、增益高、副瓣低、扫描范围大等特点。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：
[0007]一种微带八木方向图可重构天线，包括介质板，所述介质板的上表面设有主辐射微带线；还包括同轴连接器，在介质基板的上表面还设有分别位于主辐射微带线两侧并与其平行的两个寄生辐射微带线；所述介质基板的上表面还设有寄生端子，寄生端子分别位于对应寄生辐射微带线的端部，两者通过射频开关连接；所述介质基板的下表面设有金属地板；
[0008]所述介质基板内部包裹有环形巴伦，所述环形巴伦平行于介质板的上、下表面；所述环形巴伦上设有两个信号孔；所述环形巴伦的信号孔位于主辐射微带线的正下方，且环形巴伦的信号孔与主辐射微带线电连接；所述同轴连接器的外导体与金属地板连接，同轴连接器的同轴探针与环形巴伦连接。
[0009]进一步的，所述同轴连接器的同轴探针与两个信号孔的相位差为180
°
。
[0010]本专利技术采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
[0011]1、本专利技术可二维扫描，若采用单端口设计，则难于实现在两个正交方向的大角度扫描；
[0012]2、本专利技术扫描角度大，副瓣小，采用巴伦结构和双信号孔向主辐射微带馈电可以在中心频率实现H面
±
55
°
以上的扫描角，在E面可实现
±
48
°
以上的扫描角，同时副瓣为
‑
10dB；其中H面指与主辐射微带线和寄生微带线同时垂直的平面，E面指与H面和微带线所在平面同时正交的平面；
[0013]3、本专利技术结构简单、制造方便，相对于宽波束天线单元，设计结构简单，平面微带结构可以实现快速印刷制造。
附图说明
[0014]图1是本专利技术实施例的方向图可重构天线单元的结构俯视示意图；
[0015]图2是本专利技术实施例的天线单元巴伦的结构图；
[0016]图3是图1的结构侧视图；
[0017]图4是图1的结构正视图；
[0018]图5是基于方向图可重构天线单元的相控阵结构俯视示意图；
[0019]图6是方向图可重构天线单元的反射系数曲线图；
[0020]图7是基于方向图可重构天线单元的相控阵在H面的扫描波束图；
[0021]图8是基于方向图可重构天线单元的相控阵在E面的扫描波束图；
具体实施方式
[0022]下面，结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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的附图。
[0024]参照图1至图4，以图1的方向图可重构天线单元为例，由四个射频开关1～4、两个输入信号孔、一个印刷在中间层的巴伦、一个主辐射微带线10、两个寄生辐射微带线9和11、四个寄生端子5～8、金属地22和介质基板24组成。
[0025]其中四个寄生端子和两个寄生辐射微带线关于主辐射微带线中点中心对称；主辐射微带线是长度约为谐振频率半个波导波长的金属微带，寄生辐射微带线略短于主辐射微带线，一侧寄生辐射微带线、射频开关和寄生端子的总长度略大于主辐射微带线，均由相应中心频率半波长微带线设计而成。双信号孔的位置17和巴伦21的尺寸用于调节天线单元阻抗匹配，同轴连接器23的尺寸与结构符合50欧姆标准阻抗。
[0026]主辐射微带线10用于调节天线单元中心频率，其尺寸增大，天线单元中心频率减小，尺寸减小，中心频率增大；微带线段宽度、寄生辐射微带线与主辐射微带线的距离用于调节天线单元的回波损耗和增益。
[0027]射频开关利用直流电流驱动，两端连接寄生端子与寄生辐射微带线。当开关导通时，使得寄生端子和寄生辐射微带线有电流导通，该寄生辐射微带线充当反射器的作用；当开关断开时，使得寄生端子和寄生辐射微带线电路断开，该寄生辐射微带线充当引向器的作用。当一侧开关导通，另一侧开关断开，则辐射主波束方向由导通的一侧指向断开的一
侧。例如，当开关1、3导通而开关2、4断开时，主波束方向由寄生辐射微带线9指向寄生辐射微带线11(+ymode)。没有金属地的情况下，辐射波束为端射，即波束关于微带线所在平面上下对称，金属地用于将波束反射，指向上半平面的空间，即主波束偏向微带线的上半空间，偏转角度与介质基板24的厚度有关，厚度越大，主波束与微带线所在平面所成的偏转角越小。
[0028]在相控阵中，当寄生辐射微带线9指向寄生辐射微带线11的方向扫描时，则将所有天线单元的开关1、3导通，开关2、4断开；当寄生辐射微带线11指向结构寄生辐射微带线9的方向扫描时，则将所有天线单元的开关1、3断开，开关2、4导通。E面扫描与普通相控阵控制方式相同。在扫描中，每一行或每一列的相邻单元的相移量和幅度可以根据需要调节。
[0029]为了减小损耗，金属材料采用电阻率小的金属，如铝、铜、金等，介质基板24采用损耗小的材料，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微带八木方向图可重构天线，包括介质板，所述介质板的上表面设有主辐射微带线；其特征在于，还包括同轴连接器，在介质基板的上表面还设有分别位于主辐射微带线两侧并与其平行的两个寄生辐射微带线；所述介质基板的上表面还设有寄生端子，寄生端子分别位于对应寄生辐射微带线的端部，两者通过射频开关连接；所述介质基板的下表面设有金属地板；所述介质基板内部包裹有环形巴伦，所述环形巴伦平行...

【专利技术属性】
技术研发人员：张乃柏，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：