本发明专利技术涉及一种低剖面复合材料带状线天线单元、Ku波段阵列天线，属于雷达和通讯天线领域。天线单元包括聚酰亚胺单面覆铜层板、PMI聚甲基丙烯酰亚胺泡沫、聚酰亚胺单面覆铜层板、PMI聚甲基丙烯酰亚胺泡沫和聚四氟乙烯玻璃布双面覆铜板，共六层不同厚度的平面材料通过袋压高温胶合而成。上层聚酰亚胺覆铜层腐蚀的八边形孔作为天线单元辐射的孔径，聚四氟乙烯玻璃布板双面覆铜层和金属化通孔阵列构成了天线单元的辐射腔，中间层聚酰亚胺覆铜层板作为天线馈线将五边形贴片伸入辐射腔谐振，通过上层孔径辐射电磁波。本发明专利技术通过复合材料带状线馈电，具有重量轻、剖面低、带宽宽、损耗小、易加工等特点。易加工等特点。易加工等特点。
【技术实现步骤摘要】
一种低剖面复合材料带状线天线单元、Ku波段阵列天线
[0001]本专利技术涉及一种低剖面复合材料带状线天线单元，该天线采用复合材料带状线技术，非常适合作为对剖面、重量、带宽和效率要求较高的Ku波段阵列天线的单元使用，属于雷达和通讯天线领域。
技术介绍
[0002]对于高增益高效率阵列天线的设计要求，在X波段以下频段，可以直接采用微带阵列天线，在Ka频段以上可以采用波导缝隙阵列天线，而Ku波段高增益高效率阵列天线在方案选择上进退两难，采用传统微带天线效率低，采用波导缝隙阵列天线加工成本高、体积重量大，需要研究出一种重量轻效率高的Ku波段阵列天线。
[0003]而复合材料带状线有重量轻、损耗小的特点，如果能够设计一种复合材料带状线馈电的辐射天线单元，则必然会在结构和电气上能够解决这一难题。现有天线辐射单元采用复合材料带状线馈电，但是辐射方向与平面结构方向平行，如附图1所示辐射方向沿着X轴或Y轴，假设辐射方向沿着Y轴，那么这种天线单元组合成阵列天线，辐射单元只能沿着X轴和Z轴排布，那么天线的剖面(Y方向尺寸)就比较高，而且辐射单元沿着Z方向排布则整个阵列天线是分立的，不能一体加工，需要额外的框架安装固定，体积和重量也会变大。
技术实现思路
[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：
[0005]为了解决现有复合材料带状线天线剖面高、且不能一体加工的技术问题，本专利技术提供一种低剖面复合材料带状线天线单元以及由低剖面复合材料带状线天线单元及其组成的Ku波段阵列天线。但是在设计过程中发现其方向图对称并不对称，针对该问题，本专利技术又重新优化了结构，增加了反射贴片。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种低剖面复合材料带状线天线单元，由上到下分别为第一聚酰亚胺单面覆铜层板、第一PMI聚甲基丙烯酰亚胺泡沫、第二聚酰亚胺单面覆铜层板、第二PMI聚甲基丙烯酰亚胺泡沫、第一聚四氟乙烯玻璃布双面覆铜板和第二聚四氟乙烯玻璃布双面覆铜板，层与层之间铺设环氧胶膜，通过袋压高温胶合而成，其特征在于：
[0008]所述的第一聚酰亚胺单面覆铜层板的上层覆铜层腐蚀掉第一八边形孔，作为天线单元辐射的孔径；
[0009]所述的第二酰亚胺单面覆铜层板的上层覆铜层上设有馈线，馈线终端为五边形贴片，伸入第一八边形孔和第二八边形孔内，五边形贴片通过台阶变换到通用的50欧姆阻抗端口；
[0010]所述的第一聚四氟乙烯玻璃布双面覆铜板的上层覆铜层腐蚀掉了第二八边形孔，下层覆铜层完整，第二八边形孔边长小于第一覆铜层上的第一八边形孔，在第一聚四氟乙烯玻璃布双面覆铜板上沿着第二八边形孔边沿设有第一金属化通孔阵列，第一金属化通孔
阵列不打入第二八边形孔内，金属化通孔阵列连通第一聚四氟乙烯玻璃布双面覆铜板和第二聚四氟乙烯玻璃布双面覆铜板；
[0011]所述的第二聚四氟乙烯玻璃布双面覆铜板的上层覆铜层图形比第一聚四氟乙烯玻璃布双面覆铜板的上层覆铜层图形多出一块矩形图形，下层覆铜层完整，在第二聚四氟乙烯玻璃布双面覆铜板上设有第二矩形排列的金属化盲孔阵列将矩形图形与下层覆铜层相连接。
[0012]本专利技术进一步的技术方案：所述的馈线与矩形图形在同一垂直线上。
[0013]本专利技术进一步的技术方案：所述的第一金属化通孔阵列和第二金属化通孔阵列的孔直径0.9mm，相邻孔中心间距1.5mm。
[0014]本专利技术进一步的技术方案：所述的第一聚酰亚胺单面覆铜层板和第二聚酰亚胺单面覆铜层板的基材厚度0.035mm，铜箔厚度1OZ。
[0015]本专利技术进一步的技术方案：所述的第一PMI聚甲基丙烯酰亚胺泡沫和第二PMI聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的型号为ROHACELL HF31，厚度1mm。
[0016]本专利技术进一步的技术方案：所述的聚四氟乙烯玻璃布双面覆铜板的型号为生益SG5220，基材厚度3mm，铜箔厚度1OZ；
[0017]本专利技术进一步的技术方案：所述的环氧胶膜厚度为0.05mm，袋压高温胶合的温度控制在130℃。
[0018]一种Ku波段阵列天线，其特征在于：包括多个上述的低剖面复合材料带状线天线单元，各个天线单元在非辐射方向的二维进行排布。
[0019]一种低剖面复合材料带状线天线单元的方向图对称性调节方法，其特征在于，通过调节矩形图形(6a
‑
1)的尺寸来调节方向图的对称性。
[0020]本专利技术的有益效果在于：
[0021]本专利技术提供的一种低剖面复合材料带状线天线单元，采用复合材料带状线馈电，满足了轻型低损耗的要求，而且天线辐射方向与平面结构垂直，如附图1所示辐射方向沿着Z轴，那么这种天线单元组合成阵列天线，辐射单元就沿着X轴和Y轴排布，天线的剖面(Z方向尺寸)就比较低，而且整个阵列天线可以一体加工，不需要额外的框架安装固定，体积和重量比较小。本专利技术还提供了一种方向图对称性调节方法，通过设计反射贴片来使得方向图对称。与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0022]1、重量轻损耗低：采用复合材料带状线技术加工和馈电，具有重量轻损耗低的特点。复合材料带状线和印制板层压相结合实现的，组阵之后损耗更低，效率更高。
[0023]2、剖面低：天线单元辐射方向与平面结构垂直，剖面高度仅为单元厚度。
[0024]3、频带宽：通过开八边形孔、打金属化通孔阵列、馈线终端五边形贴片和台阶变换组合，展宽了天线带宽。
[0025]4、方向图对称：馈线从一侧深入辐射腔容易造成天线E面方向图不对称，通过调整接地的矩形反射贴片尺寸可以保证天线方向图对称。
[0026]5、易组阵：通过两维排布这种天线单元，通过复合材料带状线技术一体加工，很容易实现重量轻剖面低损耗低的阵列天线。
[0027]6、具有加工精度高、成本低等特点，适合大批量生产。
附图说明
[0028]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0029]图1为本专利技术一种低剖面复合材料带状线天线单元的结构分解图；
[0030]图2为本专利技术一种低剖面复合材料带状线天线单元平面材料的叠放顺序和结构图；
[0031]图3为本专利技术一种低剖面复合材料带状线天线单元的俯视图；
[0032]图4为本专利技术聚酰亚胺单面覆铜层板(1)的覆铜层(1a)上的金属图形；
[0033]图5为本专利技术聚酰亚胺单面覆铜层板(3)的覆铜层(3a)上的金属图形；
[0034]图6为本专利技术聚四氟乙烯玻璃布双面覆铜板(5)上层覆铜层(5a)上的金属图形；
[0035]图7为本专利技术聚四氟乙烯玻璃布双面覆铜板(6)上层覆铜层(6a)上的金属图形；
[0036]图8为本专利技术实施例天线的电压驻波比曲线；
[0037]图9为本专利技术实施例天线的方向图曲线。
[0038]1‑
第一聚酰亚胺单面覆铜层板、2
‑
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低剖面复合材料带状线天线单元，由上到下分别为第一聚酰亚胺单面覆铜层板(1)、第一PMI聚甲基丙烯酰亚胺泡沫(2)、第二聚酰亚胺单面覆铜层板(3)、第二PMI聚甲基丙烯酰亚胺泡沫(4)、第一聚四氟乙烯玻璃布双面覆铜板(5)和第二聚四氟乙烯玻璃布双面覆铜板(6)，层与层之间铺设环氧胶膜，通过袋压高温胶合而成，其特征在于：所述的第一聚酰亚胺单面覆铜层板(1)的上层覆铜层腐蚀掉第一八边形孔(1a
‑
1)，作为天线单元辐射的孔径；所述的第二酰亚胺单面覆铜层板(3)的上层覆铜层上设有馈线，馈线终端为五边形贴片(3a
‑
1)，伸入第一八边形孔(1a
‑
1)和第二八边形孔(5a
‑
1)内，五边形贴片(3a
‑
1)通过台阶(3a
‑
2)变换到通用的50欧姆阻抗端口(3a
‑
3)；所述的第一聚四氟乙烯玻璃布双面覆铜板(5)的上层覆铜层腐蚀掉了第二八边形孔(5a
‑
1)，下层覆铜层完整，第二八边形孔(5a
‑
1)边长小于第一覆铜层(1a)上的第一八边形孔(1a
‑
1)，在第一聚四氟乙烯玻璃布双面覆铜板(5)上沿着第二八边形孔(5a
‑
1)边沿设有第一金属化通孔阵列(5c)，第一金属化通孔阵列(5c)不打入第二八边形孔(5a
‑
1)内，金属化通孔阵列(5c)连通第一聚四氟乙烯玻璃布双面覆铜板(5)和第二聚四氟乙烯玻璃布双面覆铜板(6)；所述的第二聚四氟乙烯玻璃布双面覆铜板(6)的上层覆铜层图形比第一聚四氟乙烯玻璃布...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑慕昭，张军，王元源，丁若梁，任伦，白树林，
申请(专利权)人：西安电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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