一种高功率容量宽带微带贴片天线及其功率测试方法技术

本发明专利技术提供了一种高功率容量宽带微带贴片天线及其功率测试方法，以解决目前传统微带天线的功率容量低，不适用于半导体器件高功率微波辐射系统的技术问题。本发明专利技术的微带贴片天线包括底板、支撑结构、同轴连接器及辐射结构。辐射结构包括容性贴片、介质板、耦合馈电结构及辐射贴片；耦合馈电结构的微带线与辐射贴片连接；同轴连接器的内导体与耦合馈电结构的焊盘焊接；容性贴片与耦合馈电结构导通；辐射贴片四角设置为圆弧状；容性贴片边缘设置有阻焊层，容性贴片尺寸设置为0.062*λ0～ply*(0.5

【技术实现步骤摘要】
一种高功率容量宽带微带贴片天线及其功率测试方法


[0001]本专利技术涉及到高功率微波与天线
，具体涉及一种高功率容量宽带微带贴片天线及其功率测试方法。

技术介绍

[0002]高功率微波技术近几十年发展速度较快，其功率源产生方式也从电真空向半导体器件发展。目前，与电真空高功率微波产生器配套的天线部分产生了大量的研究成果，有单天线的大口径反射面天线，如偏馈卡塞格伦天线，波束波导天线等，COBRA天线，喇叭天线，Vlasov天线；也有可以实现波束扫描功能的阵列天线，如波导缝隙阵列天线，漏波波导阵列天线，径向线螺旋阵列天线，径向线缝隙阵列天线等。近些年，采用半导体器件作为高功率微波产生器件的技术正在初步发展，与之配套的天线已不能从常规电真空高功率微波辐射系统直接借鉴。
[0003]现阶段，由于喇叭天线优良的功率容量及效率特性，在半导体作为高功率微波产生器件的实际应用中比较常见，但其重量和体积较大，所以适用性存在很大的限制。而微带天线作为常规阵列天线中的单元主力，以后将是半导体器件高功率微波产生器的辐射单元的第一选择，但目前传统微带天线的功率容量较低，不适用于半导体器件高功率微波辐射系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决目前传统微带天线的功率容量较低，不适用于半导体器件高功率微波辐射系统的技术问题，而提供一种高功率容量宽带微带贴片天线及其功率测试方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术解决方案如下：
[0006]一种高功率容量宽带微带贴片天线，包括底板、安装在底板上的支撑结构、设置在支撑结构内并安装在底板上的同轴连接器以及安装在支撑结构上端的辐射结构，其特殊之处在于，所述底板为金属板；
[0007]所述同轴连接器包括由外至内依次同轴设置的外导体、介质以及内导体；内导体高于外导体和介质的上端面；
[0008]所述辐射结构包括由下而上依次设置的容性贴片、介质板、耦合馈电结构以及辐射贴片；
[0009]所述容性贴片、介质板与内导体对应位置分别开设有第一通孔和第二通孔；所述辐射贴片上与耦合馈电结构对应的地方开设有第三通孔；
[0010]所述耦合馈电结构包括微带线以及其外部的焊盘；
[0011]所述耦合馈电结构的微带线与辐射贴片连接；
[0012]所述内导体的上端依次穿过容性贴片的第一通孔和介质板的第二通孔与耦合馈电结构的焊盘进行焊接；
[0013]所述容性贴片通过介质板上的第二通孔与耦合馈电结构导通；
[0014]所述辐射贴片的四角设置为圆弧状；
[0015]所述容性贴片的边缘设置有阻焊层，容性贴片的尺寸设置为0.062*λ0～ply*(0.5
‑
k)，其中λ0为天线的中心频率波长，ply为辐射贴片的长度，k为无量纲系数；
[0016]所述容性贴片下端面和外导体上端面之间设置有间隙。
[0017]进一步地，所述支撑结构的高度设置为0.1*λ0±
10％。
[0018]进一步地，所述同轴连接器在底板上的安装位置坐标为(0，
±
k*ply)，安装位置坐标以底板中心点为原点。
[0019]进一步地，所述底板上开设有安装槽，所述支撑结构安装在安装槽内。
[0020]进一步地，所述支撑结构内部设置为空心结构，空心结构的平面尺寸大于等于辐射贴片的平面尺寸，且小于介质板的平面尺寸。
[0021]进一步地，所述支撑结构设置在底板的中心。
[0022]本专利技术还提供了一种高功率容量宽带微带贴片天线的功率测试方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0023]1)搭建测试平台
[0024]所述测试平台包括微波源、沿微波传输方向依次连接的入射波定耦、反射波定耦、波同转换器，以及暗箱和测试单元；所述测试单元包括第一衰减器组、第一检波器、第二衰减器组、第二检波器、示波器、第一电缆以及第一连接器；
[0025]将微波源的输出接入射波定耦，入射波定耦的耦合端输出接第一衰减器组，第一衰减器组输出接第一检波器，第一检波器输出入射波视频信号至示波器的第一端口；反射波定耦的耦合端输出接第二衰减器组，第二衰减器组输出接第二检波器，第二检波器输出反射波视频信号至示波器的第二端口；波同转换器输出通过第一电缆连接暗箱上的第一连接器；
[0026]2)连接待测天线和测试平台
[0027]将待测天线放置于暗箱内的木质平台上；再将待测天线的输入端依次通过第二连接器和第二电缆与第一连接器的输出端连接；
[0028]3)进行天线功率测试
[0029]随着微波源的功率提升，当反射波形出现畸形时，根据示波器此时的入射波视频信号电压V计算出待测天线此时的功率P1，获得待测天线的功率容量。
[0030]进一步地，步骤3)中，根据示波器此时的入射波视频信号电压V计算出待测天线此时的功率P1具体为：将示波器观察到的入射波视频信号电压V，通过第一检波器的标定值转换为相应的功率值P；
[0031]待测天线此时的功率P1＝转换的功率值P+入射波定耦耦合度+第一衰减器组衰减值
‑
入射波定耦插损
‑
反射波定耦插损
‑
波同转换器插损
‑
第一电缆插损
‑
第二电缆插损
‑
第一连接器插损
‑
第二连接器插损。
[0032]进一步地，步骤1)中，所述波同转换器采用BJ100转N型波同转换器。
[0033]进一步地，步骤1)中，所述第一电缆采用N型低插损电缆；
[0034]步骤2)中，所述第二电缆采用N型低插损电缆。
[0035]本专利技术相比于现有技术的有益效果是：
[0036]1、本专利技术提供的一种高功率容量宽带微带贴片天线，整体结构设计实现了单天线20kW，单波长口径40kW的功率输出，单位面积功率密度高；带宽可保持20％以上，可适用于多种频段应用范围；具有优良的电性能，相对带宽15％以上的核心带宽可保持
‑
15dB以上的回波损耗以及宽带的高效辐射；本专利技术的贴片天线剖面仅为0.15λ以下，相比于喇叭天线2λ左右的剖面，极大拓宽了天线的安装平台。
[0037]2、本专利技术提供的一种高功率容量宽带微带贴片天线，通过将辐射贴片的四角设置为圆弧状；在容性贴片边缘设置阻焊层；容性贴片的尺寸设置为0.062*λ0～ply*(0.5
‑
k)；容性贴片下端面和外导体上端面之间设置间隙；通过以上四方面的处理提高辐射结构的功率容量，进而提升了天线整体的功率容量。
[0038]3、本专利技术提供的一种高功率容量宽带微带贴片天线，通过合理设计的容性贴片下端面和外导体上端面之间的间隙和容性贴片的尺寸，提高了天线的宽带特性，使设计天线具有良好的电性能。
[0039]4、本专利技术提供的一种高功率容量宽带微带贴片天线，支撑结构的高度设置为0.1*λ0±
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高功率容量宽带微带贴片天线，包括底板(1)、安装在底板(1)上的支撑结构(2)、设置在支撑结构(2)内并安装在底板(1)上的同轴连接器(3)以及安装在支撑结构(2)上端的辐射结构(4)，其特征在于：所述底板(1)为金属板；所述同轴连接器(3)包括由外至内依次同轴设置的外导体(31)、介质(32)以及内导体(33)；内导体(33)高于外导体(31)和介质(32)的上端面；所述辐射结构(4)包括由下而上依次设置的容性贴片(41)、介质板(42)、耦合馈电结构(43)以及辐射贴片(44)；所述容性贴片(41)、介质板(42)与内导体(33)对应位置分别开设有第一通孔和第二通孔；所述辐射贴片(44)上与耦合馈电结构(43)对应的地方开设有第三通孔；所述耦合馈电结构(43)包括微带线以及其外部的焊盘；所述耦合馈电结构(43)的微带线与辐射贴片(44)连接；所述内导体(33)的上端依次穿过容性贴片(41)的第一通孔和介质板(42)的第二通孔与耦合馈电结构(43)的焊盘进行焊接；所述容性贴片(41)通过介质板(42)上的第二通孔与耦合馈电结构(43)导通；所述辐射贴片(44)的四角设置为圆弧状；所述容性贴片(41)的边缘设置有阻焊层(45)，容性贴片(41)的尺寸设置为0.062*λ0～ply*(0.5
‑
k)，其中λ0为天线的中心频率波长，ply为辐射贴片(44)的长度，k为无量纲系数；所述容性贴片(41)下端面和外导体(31)上端面之间设置有间隙。2.根据权利要求1所述的一种高功率容量宽带微带贴片天线，其特征在于：所述支撑结构(2)的高度设置为0.1*λ0±
10％。3.根据权利要求2所述的一种高功率容量宽带微带贴片天线，其特征在于：所述同轴连接器(3)在底板(1)上的安装位置坐标为(0，
±
k*ply)，安装位置坐标以底板(1)中心点为原点。4.根据权利要求3所述的一种高功率容量宽带微带贴片天线，其特征在于：所述底板(1)上开设有安装槽，所述支撑结构(2)安装在安装槽内。5.根据权利要求4所述的一种高功率容量宽带微带贴片天线，其特征在于：所述支撑结构(2)内部设置为空心结构，空心结构的平面尺寸大于等于辐射贴片(44)的平面尺寸，且小于介质板(42)的平面尺寸。6.根据权利要求5所述的一种高功率容量宽带微带贴片天线，其特征在于：所述支撑结构(2)设置在底板(1)的中心。7.一种权利要求1
‑
6任一所述的高功率容量宽带微带贴片天线的功率测试方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢少毅，张蕾，李佳伟，郭乐田，邓广健，方文饶，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：