一种新型全金属双频共形透射阵列单元制造技术

本发明专利技术公开一种新型全金属双频共形透射阵列单元，该单元通过在第一方形金属板、第二方形金属板、第三方形金属板、第四方形金属板上刻蚀加载型“H”形槽和加载型“十”形槽来获得；第一方形金属板、第二方形金属板、第三方形金属板和第四方形金属板的尺寸一致并刻蚀着相同的精美图案；该精美图案分别是由加载型“H”形槽和加载型“十”形槽组成；单元分别工作在低频和高频两个频段，低频和高频的中心频段频点分别是10.0GHz和15.0GHz，3dB带宽分别为18％和14％；在低频下改变加载型“H”形槽的y向矩形槽相距单元边界的长度，在高频下改变加载型“十”形槽的宽度，单元的透射相位能在0

【技术实现步骤摘要】
一种新型全金属双频共形透射阵列单元


[0001]本专利技术属于天线领域，具体涉及一种新型全金属双频共形透射阵列单元。

技术介绍

[0002]随着时代的发展与进步，人们对于通信质量、通信速率以及通信距离的要求也越来越高。而高增益天线作为远距离无线通信、雷达和遥感系统的重要组成部分而受到了越来越多的关注。而传统的高增益天线主要有:抛物面天线、透镜天线和微带阵列天线。抛物面天线与透镜天线虽具有馈电简单、口径效率高、频段较宽、成本相对较低等优点，但它们也因为采用曲面结构具有结构复杂、笨重、功能单一、缺乏设计灵活性等缺点。微带阵列天线复杂的馈电网络会带来较大的插入损耗，从而降低天线的辐射效率。与传统的高增益天线相比,透射阵列天线作为一种新型的高增益天线，避免了抛物面天线和透镜天线的加工复杂性，具有高增益、高口径效率、波束灵活控制、便携带等优点。此外，透射阵列天线采用的空间馈电方法消除了微带阵列天线馈电网络的损耗,提高了天线的辐射效率。相比于平面型的透射阵列天线，共形天线可以与各种平台做赋形设计，从而保持其气动性能和结构布局，尤其是各种机动平台，所装载的天线大部分都采用了共形设计。基于此，共形透射阵列天线受到了研究者的青睐。
[0003]但目前而言，大多数共形透射阵列单元工作频段比较单一且都是通过在介质板上印刷金属贴片来实现的，单元介质损耗严重，为了满足高性能的需求，单元往往需要使用低损耗可弯曲的高频介质板，对于大阵列天线，成本显著增加，严重限制了共形透射阵列天线实际应用范围。此外，针对一些工作在极为苛刻环境中的天线，尤其是卫星通信等领域，由于太空辐射和热应力的影响，介质板自身的变化会对天线的性能带来较为严重的影响。
[0004]因此，为了进一步提高共形透射阵列天线在不同频段下的口面利用率，以及降低共形透射阵列天线的单元损耗和天线的成本，本专利技术提出一种新型全金属双频共形透射阵列单元。本专利技术提出的新型全金属双频共形透射阵列单元只需要在方形金属板上蚀刻出对称的槽型结构就可以在两个不同的工作频段实现高增益透射波束辐射。基于该单元的共形透射阵列天线不仅可以更好地抵御外部环境对天线造成的影响，而且还可以大幅减少损耗和制造成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提出一种新型全金属双频共形透射阵列单元。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种新型全金属双频共形透射阵列单元，该单元自上而下包括：第一方形金属板(1)、第二方形金属板(2)、第三方形金属板(3)、第四方形金属板(4)；所述第一方形金属板(1)、第二方形金属板(2)、第三方形金属板(3)和第四方形金属板(4)的尺寸一致并刻蚀着相同的精美图案；所述精美图案分别是由加载型“H”形槽(11)和加载型“十”形槽(12)组成；所述的第一方形金属板(1)、第二方形金属板(2)、第三方形金属板(3)和第四方形金属板
(4)沿着z轴等间距排列；所述第一方形金属板(1)、第二方形金属板(2)、第三方形金属板(3)和第四方形金属板(4)相邻之间间隔着一层介质层(5)；所述新型全金属双频共形透射阵列单元是平面结构，且沿xoy水平放置；
[0008]进一步，所述加载型“H”形槽(11)沿着x和y轴对称分布；所述加载型“H”形槽(11)沿几何中心均分成尺寸一致的四等分结构，四等分结构依次分布在单元的四角；所述加载型“十”形槽(12)沿着x和y轴对称分布；
[0009]进一步，所述新型全金属双频共形透射阵列单元的第一方形金属板(1)、第二方形金属板(2)、第三方形金属板(3)和第四方形金属板(4)的材质可以是铝合金、铜或其他导电性能良好的金属；所述新型全金属双频共形透射阵列单元中的介质层(5)可以是空气或者泡沫；
[0010]进一步，所述新型全金属双频共形透射阵列单元分别工作在低频和高频两个频段；低频的中心频段频点是10.0GHz，高频的中心频段频点是15.0GHz，且两个频段上的极化特性表现不同；
[0011]进一步，所述新型全金属双频共形透射阵列单元工作在低频时，极化为单线极化；当入射波为y极化波时，透射波为y极化波；
[0012]进一步，所述新型全金属双频共形透射阵列单元工作在高频时，极化为双线极化；当入射波为y极化波(x极化波)时，透射波为y极化波(x极化波)；
[0013]进一步，所述新型全金属双频共形透射阵列单元通过改变第一方形金属板(1)、第二方形金属板(2)、第三方形金属板(3)、第四方形金属板(4)上刻蚀的加载型“H”形槽(11)的y向矩形槽相距单元边界的长度，在低频下对透射相位和幅度进行调控；低频下的单元透射相位能在0
°
～360
°
连续变化，透射幅度最大损耗为
‑
1.7dB；3dB带宽为18％(8.9GHz
‑
10.7GHz)；因此在低频下，单元具有较小的透射损耗，且具有宽带特性；
[0014]进一步，所述新型全金属双频共形透射阵列单元通过改变第一方形金属板(1)、第二方形金属板(2)、第三方形金属板(3)、第四方形金属板(4)上刻蚀的加载型“十”形槽(12)的宽度，在高频下对透射相位和幅度进行调控；高频下的单元透射相位能在0
°
～360
°
连续变化，透射幅度最大损耗为
‑
0.8dB；3dB带宽为14％(14.4GHz
‑
16.5GHz)；因此在高频下，单元具有较小的透射损耗，且具有宽带特性；
[0015]进一步，所述新型全金属双频共形透射阵列单元按照等圆心角设计成三维全金属共形结构；该共形透射阵列天线分别在两个频段下实现聚焦波束。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0017]1.本专利技术的新型全金属双频共形透射阵列单元结构简单且只需要在金属板上刻蚀槽型结构就可以进行加工制造，降低天线的制造成本且全金属天线能工作在更苛刻的环境中，应用范围显著提高；
[0018]2.本专利技术的新型全金属双频共形透射阵列单元能在同一物理口径上实现两个不同频段的覆盖，这能极大的提升天线口面利用率，节约天线占用空间，进一步降低天线的制造成本；
[0019]3.本专利技术的新型全金属双频共形透射阵列单元在两个频点下的单元透射幅度最大损耗为
‑
1.7dB，因此该单元具有较低的透射损耗；
[0020]4.本专利技术的新型全金属双频共形透射阵列单元在低频和高频下的3dB带宽分别为
18％(8.9GHz
‑
10.7GHz)和14％(14.4GHz
‑
16.5GHz)，因此该单元具有宽带特性。
附图说明
[0021]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0022]1‑
第一方形金属板，2
‑
第二方形金属板，3
‑
第三方形金属板，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型全金属双频共形透射阵列单元，该单元自上而下包括：第一方形金属板(1)、第二方形金属板(2)、第三方形金属板(3)、第四方形金属板(4)；所述第一方形金属板(1)、第二方形金属板(2)、第三方形金属板(3)和第四方形金属板(4)的尺寸一致并刻蚀着相同的精美图案；所述精美图案分别是由加载型“H”形槽(11)和加载型“十”形槽(12)组成；所述的第一方形金属板(1)、第二方形金属板(2)、第三方形金属板(3)和第四方形金属板(4)沿着z轴等间距排列；所述第一方形金属板(1)、第二方形金属板(2)、第三方形金属板(3)和第四方形金属板(4)相邻之间间隔着一层介质层(5)；所述新型全金属双频共形透射阵列单元是平面结构，且沿xoy水平放置。2.根据权利要求1，所述加载型“H”形槽(11)沿着x和y轴对称分布；所述加载型“H”形槽(11)沿几何中心均分成尺寸一致的四等分结构，四等分结构依次分布在单元的四角；所述加载型“十”形槽(12)沿着x和y轴对称分布。3.根据权利要求1，所述新型全金属双频共形透射阵列单元的第一方形金属板(1)、第二方形金属板(2)、第三方形金属板(3)和第四方形金属板(4)的材质可以是铝合金、铜或其他导电性能良好的金属；所述新型全金属双频共形透射阵列单元中的介质层(5)可以是空气或者泡沫。4.根据权利要求1，所述新型全金属双频共形透射阵列单元分别工作在低频和高频两个频段；低频的中心频段频点是10.0GHz，高频的中心频段频点是15.0GHz，且两个频段上的极化特性表现不同。5.根据权利要求4，所述新型全金属双频共形透射阵列单元工作在低频时，极化为单线极化；当入...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，胡杨，李玄，任志鹏，覃香路，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：