一种制造技术

本发明专利技术公开了一种

【技术实现步骤摘要】
一种K频段高增益宽带微带天线及天线单元


[0001]本专利技术属于天线工程
，特别涉及高增益宽带微带天线，具体来说是一种加载金属喇叭口的，加工工艺简单的宽带微带天线，适用于相控阵阵列，可应用于卫星通信等领域
。

技术介绍

[0002]随着通信对抗对设备小型化
、
轻量化需求逐步提高，板级集成阵列成为研究热点，其将阵列天线
、
收发组件
、
馈电网络和电源控制等全部集成在一块母版上，这就要求阵列天线需要采用平面化天线
。
微带天线由于其剖面低
、
可以通过多层过孔
、
传输线转换结构等实现与有源器件及电路集成，广泛应用于板级集成有源阵面中
。
[0003]然而普通微带天线带宽窄，通常只有5％
‑7％，为了满足使用需求，一般需要拓展微带天线带宽，其主要通过采用增加寄生贴片引入新的谐振点，选用比较厚且介电常数低的介质，采用耦合馈电等方式来展宽天线的阻抗带宽，该设计通常印制板层数较多，工艺装配复杂
。
[0004]对于常规的有源相控阵天线来说，其成本与通道数量密切相关
。
减少通道数量，即保持阵列总增益不变，提高单元天线增益
。
而普通微带贴片增益约
6dBi
，组阵时即使增加阵元间距，单元天线增益也不会随之增加，甚至由于表面波影响导致某些频率增益降低
。
为了提高天线增益，可以将几个微带天线合路后作为一个单元，但是频率较高时该方法合路损耗很大，天线单元复杂度增加，并且采用该方法常常难以满足相控阵对阵元间距限制；或者采用超表面，但是基于
FSS
提高增益的原理导致该方法通常只能针对某个辐射方向提高增益，天线组阵扫描时增益大幅下降
。
[0005]另外，双线极化天线应用于相控阵系统时，通过组件对两个极化设置不同的相位值可以实现斜极化
、
左右旋圆极化等不同极化
。
为了使阵列天线在不同馈电相位时有源驻波保持稳定且合成圆极化时具有良好的轴比，需要天线单元具有良好的端口隔离度
。
为了实现较好的耦合效果，天线馈线及耦合缝隙需要基本位于贴片正下方，由于
K
频段天线频率高，尺寸小，两个极化的馈线和
H
型缝隙空间受限导致天线两个端口隔离度较差
。

技术实现思路

[0006]针对上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提出了一种
K
频段高增益宽带微带天线天线单元，用于大间距组阵时具有较高的辐射效率，工艺装配简单，积小
、
工艺简单
、
易于与有源器件进行板级集成，适合作为大型有源相控阵的天线单元
。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0008]一种
K
频段高增益宽带微带天线单元，包括同轴接插件，还包括从上至下依次设置的金属喇叭口
、
寄生层
、
辐射层
、
馈电层和金属底板；
[0009]所述寄生层的主体为第一介质板，第一介质板的上表面设有寄生贴片；所述寄生贴片为缺角方形结构；
[0010]所述辐射层的主体为第二介质板，第二介质板的上表面设有辐射贴片；
[0011]所述馈电层的主体为第三介质板，第三介质板的上表面设有两条
L
型微带线，每一
L
型微带线的耦合端均设有与其垂直连接的阻抗匹配枝节；
L
型微带线的馈电端通过金属化过孔连接同轴接插件的内芯；两条
L
型微带线相互垂直；第三介质板的下表面设有金属板，金属板上设有两个
H
型缝隙，
H
型缝隙和
L
型微带线一一对应；每一
H
型缝隙位于对应
L
型微带线耦合端的正下方，且
H
型缝隙的横向枝节垂直于
L
型微带线的第二枝节；
[0012]所述馈电层和金属底板之间还设有第四介质板，同轴接插件的外皮与金属底板连接
。
[0013]进一步的，所述缺角方形结构具体为：在方形结构的四个角部均具有有矩形的缺角，形成的
12
边形结构
。
[0014]进一步的，每一微带线均包括相互垂直并相邻端连接的第一枝节和第二枝节；阻抗匹配枝节连接在第一枝节的末端
。
[0015]进一步的，两微带线的第一枝节相互垂直
。
[0016]进一步的，所述馈电端的周围设有多个隔离柱，隔离柱和金属化过孔均穿过第三介质板
、
金属板和第四介质板延伸连接至金属底板
。
[0017]进一步的，两个
H
型缝隙之间设有多个隔离柱，用于端口隔离；隔离柱的顶端位于第三介质板上表面，底端与金属底板连接
。
[0018]进一步的，所述金属喇叭口的内壁为台阶结构，从上至下渐缩
。
[0019]进一步的，还包括多个平行设置的金属柱，金属柱排布在金属喇叭口的末端；金属柱的顶端与金属喇叭口连接，金属柱的底端延伸至第三介质板上表面
。
[0020]一种
K
频段高增益宽带微带天线，由上述一种
K
频段高增益宽带微带天线单元以矩形阵列的方式排布组成
。
[0021]本专利技术采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
[0022]该天线体积小
、
工艺简单
、
易于与有源器件进行板级集成，适合作为大型有源相控阵的子阵，在相控阵雷达和卫星通信系统中具有良好的应用前景
。
附图说明
[0023]图1为本专利技术天线的结构剖面图；
[0024]图2为本专利技术第一介质板上表面的示意图；
[0025]图3为本专利技术第三介质板的上
、
下表面投影图；
[0026]图4为本专利技术天线的阵中有源驻波曲线；
[0027]图5为本专利技术天线阵中方向图；
[0028]图6为本专利技术天线不加隔离柱和增加隔离柱端口隔离度对比图；
[0029]图7为本专利技术4×4阵列天线结构图；
[0030]图8为本专利技术天线4×4阵列方向图
。
[0031]图中，
1、
金属喇叭口，
2、
寄生贴片，
3、L
型微带线，
4、
隔离柱，
5、
金属底板，
6、
金属板，
7、
安装孔，
8、
辐射贴片，
9、
第一介质板，
10、
第二介质板，
11、
第三介质板，
12、
第四介质板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
K
频段高增益宽带微带天线单元，包括同轴接插件，其特征在于，还包括从上至下依次设置的金属喇叭口
、
寄生层
、
辐射层
、
馈电层和金属底板；所述寄生层的主体为第一介质板，第一介质板的上表面设有寄生贴片；所述寄生贴片为缺角方形结构；所述辐射层的主体为第二介质板，第二介质板的上表面设有辐射贴片；所述馈电层的主体为第三介质板，第三介质板的上表面设有两条
L
型微带线，每一
L
型微带线的耦合端均设有与其垂直连接的阻抗匹配枝节；
L
型微带线的馈电端通过金属化过孔连接同轴接插件的内芯；两条
L
型微带线相互垂直；第三介质板的下表面设有金属板，金属板上设有两个
H
型缝隙，
H
型缝隙和
L
型微带线一一对应；每一
H
型缝隙位于对应
L
型微带线耦合端的正下方，且
H
型缝隙的横向枝节垂直于
L
型微带线的第二枝节；所述馈电层和金属底板之间还设有第四介质板，同轴接插件的外皮与金属底板连接
。2.
根据权利要求1所述的一种
K
频段高增益宽带微带天线单元，其特征在于，所述缺角方形结构具体为：在方形结构的四个角部均具有有矩形的缺角，形成的
12
边形结构
。3.
根据权利要求1所述的一种
K...

【专利技术属性】
技术研发人员：余贤，姜海玲，刘晓，王亚涛，杨阳，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：