一种基于超表面的UWB阵列天线制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于超表面的UWB阵列天线，它包括相互垂直的第一天线单元和第二天线单元，两个天线单元均包括两个超表面天线，四个超表面天线组成2

【技术实现步骤摘要】
一种基于超表面的UWB阵列天线


[0001]本技术涉及天线
，尤其涉及一种基于超表面的UWB阵列天线。

技术介绍

[0002]随着无线通信设备的发展，现代电子对抗领域中对天线要求越来越高,特别是在移动平台空间尺寸十分有限时,需要兼顾多频段、多极化、高增益的侦测要求，因为宽频带可以减少射频通道；其次，在电子对抗或者目标探测中,信号的极化特性是未知的,双极化天线有助于探明未知信号的多项特征信息。同时，高增益能最大程度地辐射出稳定、可靠的强干扰信号，提高天线在对抗过程的利用率。
[0003]Vivaldi天线具有高增益、宽频带等特性，并且其成本低、易加工,同时，随着印刷电路板(PCB)技术的发展，小尺寸且已集成的印刷得到了广泛应用。在电子对抗领域,系统一方面需要完成远距离、宽频带、快速侦察，另一方面需要根据侦察的信号辐射出稳定、可靠的强干扰信号，因此宽带高增益的Vivaldi天线被广泛用于电子对抗领域，但是由于被探测目标极化的不确定性，目标的多种信息特征没法准确获取，同时高增益天线的波束较窄难以大范围探测，因此干扰精确度大打折扣。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于超表面的UWB阵列天线，解决了现有Vivaldi天线存在的问题。
[0005]本技术的目的通过以下技术方案来实现：一种基于超表面的UWB阵列天线，它包括相互垂直的第一天线单元和第二天线单元，两个天线单元均包括两个超表面天线，四个超表面天线组成2
×
2双极化阵列天线；第一天线单元内的两个超表面天线以连接处为中心旋转180
°
后对称，第二天线单元内的两个超表面天线以连接处为中心呈对折对称。
[0006]所述超表面天线包括介质基板，在介质基板上层的一侧设置有顶层金属，在介质基板下层的另一侧设置有底层金属，同一天线单元内的两个超表面天线通过顶层金属连接。
[0007]在所述介质基板上层设置有超表面结构，所述超表面结构设置在所述顶层金属下方的辐射口径位置处。
[0008]所述超表面结构包括多个依次排列的超表面，所述超表面由周期性亚波长金属贴片单元组成，周期性亚波长金属贴片单元包括四个呈田字形排列的金属贴片。
[0009]所述介质基板的介电常数为2.2，长度为50.36mm、宽度为37.83mm，厚度为1.575mm；所述超表面的长度和宽度均为2.5mm。
[0010]本技术具有以下优点：一种基于超表面的UWB阵列天线，具备易制备、低损耗、低成本的结构优势，同时还能够实现对电磁波的引导和调控，在保持宽带高增益的同时实现天线双极化性能以此提高对抗的有效性。
附图说明
[0011]图1为本技术的结构示意图；
[0012]图2为超表面天线的结构示意图；
[0013]图3为Vivaldi天线的设计原理示意图；
[0014]图4为S参数对比示意图；
[0015]图5为引入超表面后的增益对比示意图；
[0016]图6为不同端口的S
11
参数示意图；
[0017]图7为不同端口之间的S参数示意图；
[0018]图8为不同端口的3D方向图；
[0019]图中：1
‑
超表面结构，2
‑
超表面，3
‑
底层金属，4
‑
顶层金属，5
‑
介质基板，6
‑
第一天线单元，7
‑
第二天线单元。
具体实施方式
[0020]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下结合附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的保护范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本技术做进一步的描述。
[0021]如图1所示，本技术具体涉及一种基于超表面的UWB阵列天线，它包括相互垂直的第一天线单元6和第二天线单元7，两个天线单元均包括两个超表面天线，四个超表面天线组成2
×
2双极化阵列天线；第一天线单元6内的两个超表面天线以连接处为中心旋转180
°
后对称，第二天线单元7内的两个超表面天线以连接处为中心呈对折对称。
[0022]如图2所示，超表面天线包括介质基板5，在介质基板5上层的一侧设置有顶层金属4，在介质基板5下层的另一侧设置有底层金属3，同一天线单元内的两个超表面天线通过顶层金属4连接。在所述介质基板5上层设置有超表面结构1，所述超表面结构设置在所述顶层金属4下方的辐射口径位置处，该结构能改变辐射电磁场相位分布从而实现天线的增益提升。超表面结构1包括多个依次排列的超表面2，所述超表面2由周期性亚波长金属贴片单元组成，周期性亚波长金属贴片单元包括四个呈田字形排列的金属贴片。
[0023]如图3所示，Vivaldi天线的金属边界满足指数函数变化规律，介质基板5采用Rogers5880，厚度为1.575(mm)，介电常数2.2。介质基板5的长宽为50.36
×
37.83(mm)，其中y
i
＝0.18*Exp(0.0155*x
i
^2)+0.81，其中x
i
取值范围从0到Lfo＝17.27mm,y
o
＝0.09*Exp(0.152*x
o
)
‑
1.08，x
o
取值为0到Lfi＝30.54mm,通过仿真软件优化得到Wf＝1.98mm,Lf＝1.52，Hfo＝38.82mm,Hfi＝16.88mm。超表面2的长度和宽度均为2.5mm。
[0024]本技术组成天线阵列的Vivaldi单元天线通过CST电磁仿真软件可以知道，在3
‑
11GHz的频带范围内，天线拥有较好的阻抗匹配其S
11
小于
‑
9dB，如图4所示。同时加载超表面后不会影响天线阻抗匹配，从图5所示的增益曲线可以知道，在天线口径出加载超表面结
构使得天线的增益增加1dB左右，所以超表面结构在改变电磁波电磁特性的同时对于天线原有功能的影响较小。
[0025]为了实现天线的双极化和宽款波束功能，按照图1的方式组成2
×
2的天线阵列。通过图6和图7不同端口的S参数对比可以知道，阵列中单元在3
‑
11GHz的带宽内保持良好的阻抗匹配，并且各个单元之间隔离度较高，说明天线保持了较好的单独性。图8给出了7GH本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超表面的UWB阵列天线，其特征在于：它包括相互垂直的第一天线单元(6)和第二天线单元(7)，两个天线单元均包括两个超表面天线，四个超表面天线组成2
×
2双极化阵列天线；第一天线单元(6)内的两个超表面天线以连接处为中心旋转180
°
后对称，第二天线单元(7)内的两个超表面天线以连接处为中心呈对折对称。2.根据权利要求1所述的一种基于超表面的UWB阵列天线，其特征在于：所述超表面天线包括介质基板(5)，在介质基板(5)上层的一侧设置有顶层金属(4)，在介质基板(5)下层的另一侧设置有底层金属(3)，同一天线单元内的两个超表面天线通过顶层金属(4)连接。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：吴琦，李科，蔡波，
申请(专利权)人：成都盟升防务科技有限公司，
类型：新型
国别省市：