一种大频比双频天线制造技术

本发明专利技术公开了一种大频比双频天线，包括双模馈电网络和双频辐射网络，所述的双模馈电网络是基于介质波导结构和基于SICL结构的混合馈电网络，双模馈电网络的介质波导结构用于接入高频的TEM模式的电磁波，并将高频的TEM模式的电磁波转换为高频的TE10模式的电磁波传输至双频辐射网络，双模馈电网络的SICL结构用于接入低频的TEM模式的电磁波，并将低频的TEM模式的电磁波传输至双频辐射网络；双频辐射网络用于将双模馈电网络传输至其处的TE10模式的电磁波和TEM模式的电磁波辐射至自由空间；优点是在实现大频比的同时，剖面较低。剖面较低。剖面较低。

【技术实现步骤摘要】
一种大频比双频天线


[0001]本专利技术涉及双频天线，尤其是涉及一种大频比双频天线。

技术介绍

[0002]随着通信技术的迅速发展，频谱资源变得越来越宝贵。虽然微波频段在日常生活中应用非常广泛，但其已经无法满足当前通信需求。毫米波频段有带宽宽、时延低和数据传输速率高等优点，并且也含有更丰富的频谱资源，已在通信领域得到了应用，这在一定程度上缓解了频谱压力。但是，与此同时，毫米波频段也存在波长短和绕射能力差等缺点，所以也无法完全取代微波频段。而且单一使用毫米波频段也无法满足现在通信技术发展的要求，故设计一种同时工作在微波频段和毫米波频段的天线就显得尤其重要。另外，将微波天线和毫米波天线设计在一起，可以有效的减少天线的体积，更有利于在通信系统中的应用。
[0003]当前研究发现，当天线的频率比大于3时，天线设计就会变得复杂。而同时工作在微波频段和毫米波频段的双频天线，会有更大的频率比(一般大于4)，故此双频天线设计一定会更加复杂困难。现有的大频比天线的实现方式主要有使用频率选择表面(FSS)、部分反射面(PRS)和介质谐振器的方式，但这无法避免的会造成天线的剖面变高，限制了其在现实生活中的应用范围。比如，在文献《Dual
‑
Band Dual
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Polarized Shared
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Aperture Grid Antenna with Large Frequency Ratio》中提出了一种大频比双频天线，该大频比天线基于PRS结构实现。由此PRS结构具有微波频段贴片天线和毫米波频段PRS的双重功能，由此该大频比双频天线实现了大频比效果，但是PRS结构尺寸较大，导致了剖面高度。另外该大频比双频天线采用一对正交探针用于激励低频段，十字形波导用于激励高频段，其中，十字形波导结构的剖面高度为21mm，这也进一步导致了剖面高度的增加。最终，该大频比双频天线的剖面高度为28.254mm，剖面过高。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种在实现大频比的同时，剖面较低的大频比双频天线。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种大频比双频天线，包括双模馈电网络和双频辐射网络，所述的双模馈电网络是基于介质波导结构和基于SICL结构的混合馈电网络，所述的双模馈电网络的介质波导结构用于接入高频的TEM模式的电磁波，并将高频的TEM模式的电磁波转换为高频的TE10模式的电磁波传输至所述的双频辐射网络，所述的双模馈电网络的SICL结构用于接入低频的TEM模式的电磁波，并将低频的TEM模式的电磁波传输至所述的双频辐射网络；所述的双频辐射网络用于将所述的双模馈电网络传输至其处的TE10模式的电磁波和TEM模式的电磁波辐射至自由空间。
[0006]所述的双模馈电网络包括第一馈电模块和第二馈电模块；所述的第一馈电模块包括第一层介质板、第二层介质板、第一馈电单元、第二馈电单元和一分六十四功分网络，所述的第一层介质板和所述的第二层介质板是半径相同的圆形板；所述的第二层介质板位于
所述的第一层介质板的下方，所述的第一层介质板和所述的第二层介质板同轴设置；所述的第一馈电单元和第二馈电单元为尺寸相同的圆形铜片，所述的第一馈电单元和第二馈电单元的直径小于所述的第一层介质板的直径，所述的第一馈电单元附着在所述的第一层介质板的上表面，所述的第二馈电单元附着在所述的第二层介质板的下表面，所述的第一馈电单元上开设有64个矩形缝隙，所述的第一层介质板的上表面在64个矩形缝隙处暴露出来，64个矩形缝隙按照8行8列方式均匀间隔排布形成缝隙阵；将所述的缝隙阵的列方向定义为左右方向，行方向定义为前后方向，所述的第一层介质板的厚度方向定义为上下方向，每个所述的矩形缝隙的长边沿左右方向，宽边沿前后方向；所述的一分六十四功分网络设置在所述的第一层介质板和所述的第二层介质板上，所述的一分六十四功分网络采用SIW结构来实现，具有一个输入端和64个输出端，所述的一分六十四功分网络的64个输出端与所述的64个矩形缝隙一一对应，所述的第二馈电模块包括第三馈电单元、第四馈电单元和八个第五馈电单元；所述的第三馈电单元附着在所述的第一层介质板的下表面；所述的第三馈电单元包括第一圆形铜片和相同大小的两个等腰梯形铜片，将两个等腰梯形铜片分别称为第一梯形铜片和第二梯形铜片；所述的第一圆形铜片的值径小于所述的第一层介质板的半径，所述的第一梯形铜片的上底和下底均沿左右方向，所述的第一梯形铜片的下底位于其上底的后侧，所述的第一梯形铜片位于所述的第一圆形铜片的前侧，所述的第一梯形铜片的下底长度小于第一圆形铜片的直径，所述的第一梯形铜片的下底开设有起始端位于其左端，结束端位于其右端的第一弧形凹槽，所述的第一圆形铜片的前部嵌入所述的第一弧形槽内并与所述的第一弧形凹槽的侧壁完全贴合连接；所述的第二梯形铜片位于所述的第一圆形铜片的后侧，所述的第二梯形铜片的上底和下底均沿左右方向，所述的第二梯形铜片的下底位于其上底的前侧，所述的第二梯形铜片的下底长度小于第一圆形铜片的直径，所述的第二梯形铜片的下底朝后开设有起始端位于其左端，结束端位于其右端的第二弧形凹槽，所述的第一圆形铜片的后部嵌入所述的第二弧形槽内并与所述的第二弧形凹槽的侧壁完全贴合连接；如果所述的第一梯形铜片绕所述的第一圆形铜片的中心轴线旋转180度，将与所述的第二梯形铜片完全重合；所述的第四馈电单元附着在所述的第一层介质板的下表面；所述的第四馈电单元采用一分八的带状线功分网络实现，具有一个输入端和八个输出端，所述的一分八的带状线功分网络包括7个一分二带状线功分器，每个所述的一分二带状线功分器均具有一个输入端和两个输出端，第1个一分二带状线功分器的输入端作为所述的一分八的带状线功分网络的输入端，第1个一分二带状线功分器的两个输出端与第2个一分二带状线功分器的输入端和第3个一分二带状线功分器的输入端一一对应连接，第2个一分二带状线功分器的两个输出端与第4个一分二带状线功分器的输入端和第5个一分二带状线功分器的输入端一一对应连接，第3个一分二带状线功分器的两个输出端与第6个一分二带状线功分器的输入端和第7个一分二带状线功分器的输入端一一对应连接，第4个一分二带状线功分器的两个输出端、第5个一分二带状线功分器的两个输出端、第6个一分二带状线功分器的两个输出端以及第7个一分二带状线功分器的两个输出端，合计八个输出端作为所述的一分八的带状线功分网络的八个输出端，第1个一分二带状线功分器的两个输出端附近分别设置有一对扼流枝节；所述的第四馈电单元的周围设置有多个间隔分布的金属化通孔，多个金属化通孔均贯穿所述的第一层介质板和所述的第二层介质板，多个金属化通孔用于防止能量泄露；每个所述的第五馈电单元分别采用一根“Γ形”带
状线实现，八个第五馈电单元分别附着在所述的第一层介质板的下表面上，且沿一圈均匀间隔分布，任意一个第五馈电单元沿顺时针或者逆时针方向转动45度，将与其相邻的另一个第五馈电单元完全重合，当八个第五馈电单元投影到所述的第一层介质板的上表面时，八个第五馈电单元将分布在所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大频比双频天线，其特征在于包括双模馈电网络和双频辐射网络，所述的双模馈电网络是基于介质波导结构和基于SICL结构的混合馈电网络，所述的双模馈电网络的介质波导结构用于接入高频的TEM模式的电磁波，并将高频的TEM模式的电磁波转换为高频的TE10模式的电磁波传输至所述的双频辐射网络，所述的双模馈电网络的SICL结构用于接入低频的TEM模式的电磁波，并将低频的TEM模式的电磁波传输至所述的双频辐射网络；所述的双频辐射网络用于将所述的双模馈电网络传输至其处的TE10模式的电磁波和TEM模式的电磁波辐射至自由空间。2.根据权利要求1所述的一种大频比双频天线，其特征在于所述的双模馈电网络包括第一馈电模块和第二馈电模块；所述的第一馈电模块包括第一层介质板、第二层介质板、第一馈电单元、第二馈电单元和一分六十四功分网络，所述的第一层介质板和所述的第二层介质板是半径相同的圆形板；所述的第二层介质板位于所述的第一层介质板的下方，所述的第一层介质板和所述的第二层介质板同轴设置；所述的第一馈电单元和第二馈电单元为尺寸相同的圆形铜片，所述的第一馈电单元和第二馈电单元的直径小于所述的第一层介质板的直径，所述的第一馈电单元附着在所述的第一层介质板的上表面，所述的第二馈电单元附着在所述的第二层介质板的下表面，所述的第一馈电单元上开设有64个矩形缝隙，所述的第一层介质板的上表面在64个矩形缝隙处暴露出来，64个矩形缝隙按照8行8列方式均匀间隔排布形成缝隙阵；将所述的缝隙阵的列方向定义为左右方向，行方向定义为前后方向，所述的第一层介质板的厚度方向定义为上下方向，每个所述的矩形缝隙的长边沿左右方向，宽边沿前后方向；所述的一分六十四功分网络设置在所述的第一层介质板和所述的第二层介质板上，所述的一分六十四功分网络采用SIW结构来实现，具有一个输入端和64个输出端，所述的一分六十四功分网络的64个输出端与所述的64个矩形缝隙一一对应，所述的第二馈电模块包括第三馈电单元、第四馈电单元和八个第五馈电单元；所述的第三馈电单元附着在所述的第一层介质板的下表面；所述的第三馈电单元包括第一圆形铜片和相同大小的两个等腰梯形铜片，将两个等腰梯形铜片分别称为第一梯形铜片和第二梯形铜片；所述的第一圆形铜片的直径小于所述的第一层介质板的半径，所述的第一梯形铜片的上底和下底均沿左右方向，所述的第一梯形铜片的下底位于其上底的后侧，所述的第一梯形铜片位于所述的第一圆形铜片的前侧，所述的第一梯形铜片的下底长度小于第一圆形铜片的直径，所述的第一梯形铜片的下底开设有起始端位于其左端，结束端位于其右端的第一弧形凹槽，所述的第一圆形铜片的前部嵌入所述的第一弧形槽内并与所述的第一弧形凹槽的侧壁完全贴合连接；所述的第二梯形铜片位于所述的第一圆形铜片的后侧，所述的第二梯形铜片的上底和下底均沿左右方向，所述的第二梯形铜片的下底位于其上底的前侧，所述的第二梯形铜片的下底长度小于第一圆形铜片的直径，所述的第二梯形铜片的下底朝后开设有起始端位于其左端，结束端位于其右端的第二弧形凹槽，所述的第一圆形铜片的后部嵌入所述的第二弧形槽内并与所述的第二弧形凹槽的侧壁完全贴合连接；如果所述的第一梯形铜片绕所述的第一圆形铜片的中心轴线旋转180度，将与所述的第二梯形铜片完全重合；所述的第四馈电单元附着在所述的第一层介质板的下表面；所述的第四馈电单元采用一分八的带状线功分网络实现，具有一个输入端和八个输出端，所述的一分八的带状线功分网络包括7个一分二带状线功分器，每个所述的一分二带状线功分器均具有一个输入端和两个输出端，第1个一分二带状线功分器的输入端作为所述的一分八的带状线功分网络
的输入端，第1个一分二带状线功分器的两个输出端与第2个一分二带状线功分器的输入端和第3个一分二带状线功分器的输入端一一对应连接，第2个一分二带状线功分器的两个输出端与第4个一分二带状线功分器的输入端和第5个一分二带状线功分器的输入端一一对应连接，第3个一分二带状线功分器的两个输出端与第6个一分二带状线功分器的输入端和第7个一分二带状线功分器的输入端一一对应连接，第4个一分二带状线功分器的两个输出端、第5个一分二带状线功分器的两个输出端、第6个一分二带状线功分器的两个输出端以及第7个一分二带状线功分器的两个输出端，合计八个输出端作为所述的一分八的带状线功分网络的八个输出端，第1个一分二带状线功分器的两个输出端附近分别设置有一对扼流枝节；所述的第四馈电单元的周围设置有多个间隔分布的金属化通孔，多个金属化通孔均贯穿所述的第一层介质板和所述的第二层介质板，多个金属化通孔用于防止能量泄露；每个所述的第五馈电单元分别采用一根“形”带状线实现，八个第五馈电单元分别附着在所述的第一层介质板的下表面上，且沿一圈均匀间隔分布，任意一个第五馈电单元沿顺时针或者逆时针方向转动45度，将与其相邻的另一个第五馈电单元完全重合，当八个第五馈电单元投影到所述的第一层介质板的上表面时，八个第五馈电单元将分布在所述的第一馈电单元的周围，且其靠近第一馈电单元的一端将分别与所述的第一馈电单元的外侧面连接；所述的第四馈电单元的八个输出端口与所述的八个第五馈电单元一一对应连接，所述的第四馈电单元和八个第五馈电单元共同构成低频馈电网络，该低频馈电网络为SICL结构，所述的第一层介质板、所述的第二层介质板、所述的第一馈电单元、所述的第二馈电单元、所述的第三馈电单元和所述的一分六十四功分网络构成高频馈电网络；该高频馈电网络为介质波导结构。3.根据权利要求2所述的一种大频比双频天线，其特征在于所述的双频辐射网络包括低频辐射网络和高频辐射网络，所述的高频辐射网络包括第三层介质板以及附着在所述的第三层介质板上表面的第一覆铜层，所述的第三层介质板为圆形板，所述的第三层介质板的直径等于所述的第一层介质板的直径，所述的第三层介质板位于第一层介质板的上方且两者同轴，所述的第一覆铜层包括按照8行8列方式均匀间隔排布的64个第一辐射单元，每...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵令国，尤阳，张雪佼，蔡英杰，陆云龙，黄季甫，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：