超宽带双极化紧耦合相控阵天线及其阵列制造技术

本发明专利技术提供一种超宽带双极化紧耦合相控阵天线及其阵列，涉及相控阵天线技术领域。本发明专利技术中，所述超宽带双极化紧耦合相控阵天线的天线单元由紧耦合偶极子辐射层、宽带宽角扫描阻抗匹配层、金属渐变平行双线巴伦、金属地板、射频连接器构成。一方面，紧耦合偶极子辐射层、宽带宽角扫描阻抗匹配层均印刷在介质基板上；宽带宽角扫描阻抗匹配层由一层寄生偶极子匹配层和两层频率选择表面匹配层组成，位于紧耦合偶极子辐射层上方，实现天线单元的宽带宽角扫描阻抗匹配。另一方面，金属渐变平行双线巴伦为纯金属结构，上端连接紧耦合偶极子，下端分别与金属地板和射频连接器连接，实现天线单元的阻抗变换及馈电。元的阻抗变换及馈电。元的阻抗变换及馈电。

【技术实现步骤摘要】
超宽带双极化紧耦合相控阵天线及其阵列


[0001]本专利技术涉及相控阵天线
，具体涉及一种超宽带双极化紧耦合相控阵天线及其阵列。

技术介绍

[0002]随着多功能、一体化电子信息装备的快速发展，对超宽带阵列天线的需求也愈加迫切。超宽带紧耦合相控阵天线是近年来最为热门的研究方向之一，因其具有低剖面、轻量化的特点，非常适用于机载、舰载等对载体体积、重量有严格要求的载体平台。
[0003]紧耦合相控阵天线的单元基本形式为偶极子单元，通过在相邻偶极子单元之间引入强电容耦合，形成连续电流片结构，从而实现超宽带特性。超宽带紧耦合相控阵天线单元覆盖的工作带宽越宽，阻抗匹配越难。目前常见的超宽带紧耦合相控阵天线单元阻抗匹配优化设计主要从两个方面开展：1)天线单元馈电巴伦的优化设计，馈电巴伦可以实现馈电端口阻抗与天线单元自身的输入阻抗在超宽工作频段内的阻抗变换，从而提升天线单元的阻抗匹配，但是常用的基于介质基板作为基底的天线巴伦容易在工作频段内引入共模谐振、环模谐振等影响工作带宽的谐振奇点，影响天线单元的工作带宽；2)在天线单元上方增加宽带宽角扫描阻抗匹配层，宽带宽角扫描阻抗匹配层可以实现天线单元辐射阻抗与自由空间波阻抗的阻抗变换，从而提升天线单元的阻抗匹配，目前常见的技术手段是采用具有一定厚度的介质层作为宽带宽角扫描阻抗匹配层使用，厚重的介质层会增加天线单元的重量，影响其轻量化设计。
[0004]因此，超宽带紧耦合相控阵天线的电性能优化提升需要从馈电结构设计、宽带宽角扫描阻抗匹配层设计等多个技术途径加以改进提升。

技术实现思路

[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种超宽带双极化紧耦合相控阵天线及其阵列，解决了传统的馈电巴伦易于引起频带内谐振奇点以及宽带宽角扫描阻抗匹配层采用较厚的纯介质材料，重量较重的技术问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0009]一种超宽带双极化紧耦合相控阵天线，其天线单元包括由上至下非接触堆叠设置的第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板和第四介质基板，以及金属渐变平行双线巴伦、金属地板和射频连接器；
[0010]所述第一介质基板上表面印刷有第一频率选择表面匹配层；所述第二介质基板上表面印刷有第二频率选择表面匹配层；所述第三介质基板上表面印刷有寄生偶极子匹配层，包括极化一寄生偶极子和极化二寄生偶极子；所述第四介质基板上表面印刷有紧耦合偶极子辐射层，包括极化一辐射偶极子和极化二辐射偶极子；
[0011]所述金属渐变平行双线巴伦包括极化一金属渐变平行双线巴伦和极化二金属渐变平行双线巴伦，任一金属渐变平行双线巴伦包括接地渐变金属平板和馈电渐变金属平板；
[0012]所述接地渐变金属平板和馈电渐变金属平板上端均穿过第四介质基板，并分别与对应的辐射偶极子的两个电臂焊接，所述接地渐变金属平板的下端与金属地板连接，所述馈电渐变金属平板的下端和射频连接器的内导体连接；
[0013]所述射频连接器贯穿金属地板。
[0014]优选的，所述极化一金属渐变平行双线巴伦和/或极化二金属渐变平行双线巴伦为纯金属结构。
[0015]优选的，所述接地渐变金属平板和/或馈电渐变金属平板从下端往上端逐渐变窄，渐变的形状包括直线型渐变、曲线型渐变或者阶梯型渐变。
[0016]优选的，所述接地渐变金属平板和/或馈电渐变金属平板内部为空气填充。
[0017]优选的，所述第一频率选择表面匹配层和/或第二频率选择表面匹配层由印刷的金属贴片组成，形状包括是方形、矩形、圆形、三角形、梯形、圆环形或者十字交叉形。
[0018]优选的，所述金属贴片的数量大于等于四。
[0019]优选的，所述极化一寄生偶极子和极化二寄生偶极子垂直正交。
[0020]优选的，所述极化一辐射偶极子和极化二辐射偶极子垂直正交。
[0021]优选的，所述第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板、第四介质基板、金属地板之间相互平行设置，所述极化一金属渐变平行双线巴伦和/或极化二金属渐变平行双线巴伦垂直于金属地板设置。
[0022]一种超宽带双极化紧耦合相控阵天线阵列，包括若干如上任一项所述的超宽带双极化紧耦合相控阵天线，各个所述超宽带双极化紧耦合相控阵天线之间矩形栅格排列。
[0023]优选的，所述超宽带双极化紧耦合相控阵天线规模不小于8
×
8，单元之间的距离大于等于最高工作频率的0.4波长。
[0024](三)有益效果
[0025]本专利技术提供了一种超宽带双极化紧耦合相控阵天线及其阵列。与现有技术相比，具备以下有益效果：
[0026]本专利技术中，第一介质基板上表面印刷有第一频率选择表面匹配层；第二介质基板上表面印刷有第二频率选择表面匹配层；第三介质基板上表面印刷有寄生偶极子匹配层，包括极化一寄生偶极子和极化二寄生偶极子；第四介质基板上表面印刷有紧耦合偶极子辐射层，包括极化一辐射偶极子和极化二辐射偶极子。由寄生偶极子匹配层和两层频率选择表面匹配层组成宽带宽角扫描阻抗匹配层，代替了传统厚重的介质层宽带宽角扫描阻抗匹配层，天线单元具有轻量化的特点。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用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。
[0028]图1本专利技术实施例提供的一种超宽带双极化紧耦合相控阵天线单元的爆炸图；
[0029]图2本专利技术实施例提供的一种超宽带双极化紧耦合相控阵天线单元的侧视图；
[0030]图3本专利技术实施例提供的一种金属渐变平行双线巴伦的结构示意图；
[0031]图4为本专利技术实施例提供的一种超宽带双极化紧耦合相控阵天线单元E面扫描电压驻波比随频率变化示意图；
[0032]图5为本专利技术实施例提供的一种超宽带双极化紧耦合相控阵天线单元H面扫描电压驻波比随频率变化示意图；
[0033]图6为本专利技术实施例提供的一种超宽带双极化紧耦合相控阵天线阵列的结构示意图。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]本申请实施例通过提供一种超宽带双极化紧耦合相控阵天线及其阵列，解决了传统的宽带宽角匹配层采用较厚的纯介质材料，重量较重的技术问题。
[0036]本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
[0037]本专利技术实施例提出了一种超宽带双本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超宽带双极化紧耦合相控阵天线，其特征在于，其天线单元包括由上至下非接触堆叠设置的第一介质基板(11)、第二介质基板(12)、第三介质基板(13)和第四介质基板(14)，以及金属渐变平行双线巴伦、金属地板(41)和射频连接器(52)；所述第一介质基板(11)上表面印刷有第一频率选择表面匹配层(21)；所述第二介质基板(12)上表面印刷有第二频率选择表面匹配层(22)；所述第三介质基板(13)上表面印刷有寄生偶极子匹配层，包括极化一寄生偶极子(23)和极化二寄生偶极子(24)；所述第四介质基板(14)上表面印刷有紧耦合偶极子辐射层，包括极化一辐射偶极子(25)和极化二辐射偶极子(26)；所述金属渐变平行双线巴伦包括极化一金属渐变平行双线巴伦(31)和极化二金属渐变平行双线巴伦(32)，任一金属渐变平行双线巴伦包括接地渐变金属平板(61)和馈电渐变金属平板(62)；所述接地渐变金属平板(61)和馈电渐变金属平板(62)上端均穿过第四介质基板(14)，并分别与对应的辐射偶极子的两个电臂焊接，所述接地渐变金属平板(61)的下端与金属地板(41)连接，所述馈电渐变金属平板(62)的下端和射频连接器(51)的内导体连接；所述射频连接器(51)贯穿金属地板(41)。2.如权利要求1所述的超宽带双极化紧耦合相控阵天线，其特征在于，所述极化一金属渐变平行双线巴伦(31)和/或极化二金属渐变平行双线巴伦(32)为纯金属结构。3.如权利要求1所述的超宽带双极化紧耦合相控阵天线，其特征在于，所述接地渐变金属平板(61)和/或馈电渐变金属平板(62)从下端往上端逐渐变窄，渐变的形状包括直线型渐变、...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹文慢，方佳，金谋平，张小林，刘颂阳，官伟，李子超，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：