一种高性能微带阵列天线制造技术

本发明专利技术公开一种高性能微带阵列天线，包括基板，基板包括上层基板以及设置在上层基板底面的下层基板，下层基板底面设有金属接地层，上层基板顶面呈矩形阵列设有若干微带辐射贴片，且微带辐射贴片水平方向阵列的数量和垂直方向阵列的数量均为偶数，基板上位于微带辐射贴片的矩阵中心处设有金属化过孔，金属化过孔中焊接设有金属探针且金属探针通过设置在上层基板顶面的功率分配网络与每一微带辐射贴片连接，金属探针用于向微带阵列天线馈电，功率分配网络用于分配微波信号至各个微带辐射贴片，金属探针与上层基板顶面的连接处设有微带短截线。本发明专利技术在馈电中心点处优化设计微带短截线，有效消除馈电金属化过孔的寄生感抗，提升馈电处阻抗匹配特性。提升馈电处阻抗匹配特性。提升馈电处阻抗匹配特性。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能微带阵列天线


[0001]本专利技术涉及通信天线
，尤其涉及一种高性能微带阵列天线。

技术介绍

[0002]阵列天线由许多相同的单个天线(如对称天线)按一定规律排列组成的天线系统，也称天线阵，组成天线阵的独立单元称为阵元或天线单元。如果阵元排列在同一直线或同一平面上，则称为直线阵列或平面阵列。现有阵列天线中，馈电金属过孔易产生寄生感抗，天线的阻抗匹配特性较差，无法得到最大的功率传输，甚至会导致功率分配网络损坏。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于针对已有的技术现状，提供一种高性能微带阵列天线，在馈电中心点处优化设计微带短截线，有效消除馈电金属化过孔的寄生感抗，提升馈电处阻抗匹配特性。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种高性能微带阵列天线，包括基板，所述基板包括上层基板以及设置在上层基板底面的下层基板，所述下层基板底面设有金属接地层，所述上层基板顶面呈矩形阵列设有若干微带辐射贴片，且微带辐射贴片水平方向阵列的数量和垂直方向阵列的数量均为偶数，所述基板上位于微带辐射贴片的矩阵中心处设有金属化过孔，所述金属化过孔中焊接设有金属探针且金属探针通过设置在上层基板顶面的功率分配网络与每一微带辐射贴片连接，金属探针用于向微带阵列天线馈电，功率分配网络用于分配微波信号至各个微带辐射贴片，所述金属探针与上层基板顶面的连接处设有微带短截线。
[0006]进一步的，所述微带短截线的长度为a，a为微带阵列天线工作频段波长的四分之一，所述微带短截线的宽度为b，C是微带短截线的等效寄生电容，ε
r
是基板的介电常数，d为基板的厚度，r为金属化过孔的半径，其中，微带短截线的寄生感抗为L，μ0是真空导磁率，微带短截线的等效寄生电容与其寄生感抗满足
[0007]进一步的，所述微带辐射贴片为长方形，微带辐射贴片矩形阵列的水平方向和垂直方向分别与微带辐射贴片的长度方向和宽度方向一致。
[0008]进一步的，所述微带辐射贴片矩形阵列中，水平方向上相邻微带辐射贴片的间距与垂直方向上相邻微带辐射贴片的间距相等，所述功率分配网络包括分别将每一水平方向阵列中的微带辐射贴片并联连接的单元馈电网络，且每一水平方向阵列的微带辐射贴片的功率从中心向两边符合泰勒线性阵，沿微带辐射贴片矩形阵列的垂直方向，单元馈电网络
的中心处、金属探针依次连接，且每一单元馈电网络的功率相同。
[0009]进一步的，所述单元馈电网络包括依次相连的子功率分配网络，子功率分配网络包括第一微带线以及与第一微带线连接的第一阻抗变换单元和第二阻抗变换单元，子功率分配网络通过第一阻抗变换单元与下一子功率分配网络连接，子功率分配网络通过第二阻抗变换单元与微带辐射贴片连接。
[0010]进一步的，所述第二阻抗变换单元平行于微带辐射贴片的宽度方向，且其与微带辐射贴片上边沿的中部连接。
[0011]进一步的，所述基板为长方形，微带辐射贴片矩形阵列的水平方向和垂直方向分别与基板的长度方向和宽度方向一致。
[0012]本专利技术的有益效果为：
[0013]在馈电中心点处优化设计微带短截线，有效消除馈电金属化过孔的寄生感抗，提升馈电处阻抗匹配特性；采用基于泰勒线性阵的并联馈电网络，有效地减少了馈线损耗和杂散辐射；所设计的微带阵列天线具有高增益、窄波束、低旁瓣、易集成等特性。
附图说明
[0014]图1为本专利技术微带阵列天线的正面结构示意图；
[0015]图2为本专利技术微带阵列天线中心馈电点处的结构示意图；
[0016]图3为本专利技术微带阵列天线水平方向上功率分配示意图；
[0017]图4为本专利技术微带阵列天线垂直方向上功率分配示意图；
[0018]图5为本专利技术微带阵列天线的驻波仿真结果图；
[0019]图6为本专利技术微带阵列天线的三维辐射方向图仿真结果；
[0020]图7为本专利技术微带阵列天线仿真测试的水平面方向图(3dB波宽4.2
°
，旁瓣抑制17.9dB)；
[0021]图8为本专利技术微带阵列天线仿真测试的垂直面方向图(3dB波瓣宽度6.0
°
,旁瓣抑制18dB)；
[0022]图9为本专利技术微带阵列天线水平面测试归一化结果图(增益25.5dBi，3dB波宽4.0
°
)。
[0023]标注说明：1、基板，2、微带辐射贴片，3、功率分配网络，301、第一微带线，302、第一阻抗变换单元，303、第二阻抗变换单元，4、金属探针，5、微带短截线。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0025]实施例1：
[0026]请参阅图1
‑
2所示，一种高性能微带阵列天线，包括基板1，基板1包括上层基板以及设置在上层基板底面的下层基板，下层基板底面设有金属接地层。基板结构为现有技术，此处不再赘述。
[0027]上层基板顶面呈矩形阵列设有若干微带辐射贴片2(辐射单元)，即水平方向阵列间距相同、垂直方向阵列间距相同，且微带辐射贴片2水平方向阵列的数量和垂直方向阵列的数量均为偶数。需要说明的是，实际生产制作时，微带辐射贴片2水平方向阵列的数量和
垂直方向阵列的数量会根据基板1的形状调整。
[0028]基板1上位于微带辐射贴片2的矩阵中心处设有金属化过孔(中心馈电点)，金属化过孔中焊接设有金属探针4且金属探针4通过设置在上层基板顶面的功率分配网络3与每一微带辐射贴片2连接，金属探针4用于向微带阵列天线馈电，功率分配网络3用于分配微波信号至各个微带辐射贴片2。
[0029]天线馈电采用同轴线探针馈电，将同轴线内导体接到辐射面馈电网络上，外导体接到接地面。相比于微带传输线馈电和偶和馈电方式，该馈电方式具有易于匹配，寄生辐射低的优点，同时，制造和后期装配也比较简单。
[0030]金属探针4与上层基板顶面的连接处设有微带短截线5。
[0031]微带短截线5的长度为a，a为微带阵列天线工作频段波长的四分之一。
[0032]微带短截线5的宽度为b，C是微带短截线5的等效寄生电容，ε
r
是基板1的介电常数，d为基板1的厚度，其中，微带短截线5的寄生感抗为L，μ0是真空导磁率，r为金属化过孔的半径，微带短截线5的等效寄生电容与其寄生感抗满足
[0033]本实施例中，在馈电中心点处优化设计微带短截线5，有效消除馈电金属化过孔的寄生感抗，提升馈电处阻抗匹配特性。
[0034]实施例2：
[0035]请参阅图1
‑
4所示，在实施例1的基础上，微带辐射贴片为长方形2，微带辐射贴片2矩形阵列的水平方向和垂直方向分别与微带辐射贴片2的长度方向和宽度方向一致。可选的是，基板1为长方形，微带辐射贴片2矩形阵列的水平方向和垂直方向分别与基板1的长度方向和宽度方向一致。
[0036]微带辐射贴片2矩形阵列中，水平方向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能微带阵列天线，包括基板，所述基板包括上层基板以及设置在上层基板底面的下层基板，所述下层基板底面设有金属接地层，其特征在于：所述上层基板顶面呈矩形阵列设有若干微带辐射贴片，且微带辐射贴片水平方向阵列的数量和垂直方向阵列的数量均为偶数，所述基板上位于微带辐射贴片的矩阵中心处设有金属化过孔，所述金属化过孔中焊接设有金属探针且金属探针通过设置在上层基板顶面的功率分配网络与每一微带辐射贴片连接，金属探针用于向微带阵列天线馈电，功率分配网络用于分配微波信号至各个微带辐射贴片，所述金属探针与上层基板顶面的连接处设有微带短截线。2.根据权利要求1所述的一种高性能微带阵列天线，其特征在于：所述微带短截线的长度为a，a为微带阵列天线工作频段波长的四分之一，所述微带短截线的宽度为b，C是微带短截线的等效寄生电容，ε
r
是基板的介电常数，d为基板的厚度，r为金属化过孔的半径，其中，微带短截线的寄生感抗为L，μ0是真空导磁率，微带短截线的等效寄生电容与其寄生感抗满足3.根据权利要求2所述的一种高性能微带阵列天线，其特征在于：所述微带辐射贴片为长方形，微带辐射贴片矩形阵列的水平方向和垂直方向分别与微带辐射贴片的长度方向和宽度...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶楠，李冬青，张东华，陈建军，
申请(专利权)人：中电科创智联武汉有限责任公司，
类型：发明
国别省市：