【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及微波天线，具体涉及一种双频双极化偶极子相控阵天线。
技术介绍
1、随着现代战争的高度复杂化，载体平台需要搭载的电子信息设备越来越多，相应地，天线数量也不断增加。为了提高系统孔径利用率，将不同频段、不同功能的天线集成于同一辐射口面的共孔径天线逐渐成为天线领域的研究热点，此外，为了实现更高的传输效率和更宽的波束覆盖，共孔径天线逐渐向多极化、宽带宽角扫描方向发展。
2、在共孔径天线的研究中，根据高频天线和低频天线的频率比，将多频共孔径天线分成小频率比(＜2)、普通频率比和大频率比(＞8)三类。当两种小频率比或接近小频率比的天线置于同一口径时，无论是结构上的相互干涉、遮挡，还是倍频之间的能量耦合，都可能对天线宽带宽角扫描、多极化性能的实现产生较大影响。
3、因此，为了解决上述问题，本专利技术提出一种以低频天线充当高频天线反射板的立体排布的偶极子共口径设计来兼顾天线的双频性能(频率比为2.13)，减小口径压力，并提高天线隔离度，实现高频天线水平极化、低频天线双斜极化的设计，高频天线和低频天线的相对阻抗带宽分别达到12.5％和34％。此外，低频天线在部分工作频段内可实现±60°扫描覆盖。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供一种双频双极化偶极子相控阵天线，将不同频段、不同极化的天线集成于同一辐射口面，有效提高孔径利用率。
2、为达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、一种双频双极化偶极子相控阵天线，
4、进一步地，多层开槽介质基板中设有多个槽，开槽的原则是在印制板工艺可实现的前提下，尽量缩减非印制线区域介质基板的体积。
5、进一步地，高频偶极子分别位于低频偶极子臂的正上方，高频偶极子较窄小，而低频偶极子臂宽阔。
6、进一步的，所述高频馈电巴伦由高频馈电信号孔、高频馈电开路支节和高频馈电接地孔组成，高频馈电开路支节位于高频偶极子的上方，高频馈电信号孔和高频馈电接地孔的一端均设在绕线层，均分别穿过低频偶极子臂上的低频双开孔，所述高频馈电信号孔的另一端向上穿过高频偶极子上的高频单开孔，最终与位于高频偶极子上方的高频馈电开路支节电连接，所述高频馈电接地孔的另一端直接与高频偶极子电连接。
7、进一步的，所述高频馈电开路支节为多级渐变、末端加宽的结构。
8、进一步的，所述低频馈电巴伦由低频馈电信号孔、低频馈电信号线、低频馈电开路孔、第一低频馈电接地孔群和第二低频馈电接地孔群组成，低频馈电信号孔、低频馈电信号线和低频馈电开路孔均位于低频偶极子下方，共同将信号从绕线层输送并耦合给低频偶极子，低频偶极子臂还分别通过第一低频馈电接地孔群和第二低频馈电接地孔群与反射板电连接，实现接地。
9、进一步的，所述第一低频馈电接地孔群由多个第一低频馈电接地孔过孔组成，第二低频馈电接地孔群由多个第二低频馈电接地孔过孔组成，第一低频馈电接地孔群环绕低频馈电信号孔，第二低频馈电接地孔群环绕低频馈电开路孔。
10、进一步的，所述低频馈电信号孔直径小于低频馈电开路孔直径，第一低频馈电接地孔群构成的圆弧半径大于第二低频馈电接地孔群构成的圆弧半径。
11、进一步地，所述低频馈电信号线包括2个且相互正交，其中一个低频馈电信号线分成三段，中段下沉，三段之间通过低频馈电信号线过孔实现电连续，对正交的低频馈电信号线构成避让。
12、进一步的，所述低频接地孔群包含四组，每组低频接地孔群由多个低频接地孔过孔组成，所述低频接地孔过孔位于对应的高频馈电巴伦两侧，并关于低频偶极子的轴线对称分布。
13、与现有的技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
14、(1)本专利技术中，高频偶极子的极化方向为水平方向，低频偶极子的两个极化方向与水平方向夹角分别为45°和-45°，以降低低频与高频之间的耦合风险。
15、(2)本专利技术中，在印制板工艺可实现的前提下，尽量去除了多层介质基板中非印制线区域的部分，将多层开槽介质基板体积最小化，尽可能地削弱表面波对低频天线扫描性能的影响。
16、(3)本专利技术中，高频偶极子较窄小，可以减小对低频天线的遮挡，从而降低对低频辐射性能的影响，而低频偶极子臂宽阔，充当高频偶极子的反射板。
17、(4)本专利技术中，高频馈电巴伦为高频偶极子提供宽带信号，高频馈电开路支节设计为多级渐变、末端加宽的形式，以实现更佳的阻抗匹配效果。
18、(5)本专利技术中，低频馈电巴伦采用平衡耦合馈电形式，第一低频馈电接地孔群和第二低频馈电接地孔群分别环绕低频馈电信号孔和低频馈电开路孔，从而提高正交极化之间的信号隔离度，且低频馈电信号孔直径小于低频馈电开路孔直径，第一低频馈电接地孔群构成的圆弧半径大于第二低频馈电接地孔群构成的圆弧半径，从而实现宽带阻抗匹配。
19、(6)本专利技术中，低频接地孔群加强了低频偶极子对于高频偶极子的反射板功能，并引导低频偶极子上的电流流向，降低穿过低频偶极子的高频馈电信号孔和高频馈电接地孔对低频性能的影响，且低频接地孔群关于低频偶极子的轴线对称，可以提高两个正交的低频偶极子之间的隔离度。
20、(7)本专利技术中，以低频天线充当高频天线反射板的立体排布的偶极子共口径设计来兼顾天线的双频性能(频率比为2.13)，减小口径压力，并提高天线隔离度，实现高频天线水平极化、低频天线双斜极化的设计，高频天线和低频天线的相对阻抗带宽分别达到12.5％和34％。此外，低频天线在部分工作频段内可实现±60°扫描覆盖。
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1.一种双频双极化偶极子相控阵天线，包含多个依照矩形栅格周期排布的天线单元，其特征在于，所述天线单元包括反射板(1)、位于反射板上方的多层开槽介质基板(2)、以及位于反射板下方的绕线层(8)，所述多层开槽介质基板(2)内设置四个高频偶极子(3)、一对极化正交的低频偶极子(4)、四个高频馈电巴伦(5)、一对正交的低频馈电巴伦(6)、四组低频接地孔群(7)，高频偶极子(3)位于低频偶极子上方，相邻的高频偶极子(3)之间的间距为相邻的低频偶极子(4)之间的间距的1/2，高频偶极子(3)的极化方向为水平方向，低频偶极子(4)的两个极化方向与水平方向夹角分别为45°和-45°，高频馈电巴伦(5)为高频偶极子(3)提供馈电，低频馈电巴伦(6)为低频偶极子(4)提供平衡耦合馈电，低频接地孔群(7)连接低频偶极子臂和反射板(1)。
2.根据权利要求1所述的一种双频双极化偶极子相控阵天线，其特征在于，多层开槽介质基板(2)中设有多个槽。
3.根据权利要求1所述的一种双频双极化偶极子相控阵天线，其特征在于，高频偶极子(3)分别位于低频偶极子臂的正上方，高频偶极子窄小，低频偶极
4.根据权利要求1所述的一种双频双极化偶极子相控阵天线，其特征在于，所述高频馈电巴伦(5)由高频馈电信号孔(9)、高频馈电开路支节(10)和高频馈电接地孔(11)组成，高频馈电开路支节(10)位于高频偶极子(3)的上方，高频馈电信号孔(9)和高频馈电接地孔(11)的一端均设在绕线层(8)，均分别穿过低频偶极子臂上的低频双开孔(12)，所述高频馈电信号孔(9)的另一端向上穿过高频偶极子(3)上的高频单开孔(13)，最终与位于高频偶极子(3)上方的高频馈电开路支节(10)电连接，所述高频馈电接地孔(11)的另一端直接与高频偶极子(3)电连接。
5.根据权利要求4所述的一种双频双极化偶极子相控阵天线，其特征在于，所述高频馈电开路支节(10)为多级渐变、末端加宽的结构。
6.根据权利要求1所述的一种双频双极化偶极子相控阵天线，其特征在于，所述低频馈电巴伦(6)由低频馈电信号孔(16)、低频馈电信号线(17)、低频馈电开路孔(18)、第一低频馈电接地孔群(19)和第二低频馈电接地孔群(20)组成，低频馈电信号孔(16)、低频馈电信号线(17)和低频馈电开路孔(18)均位于低频偶极子(2)下方，共同将信号从绕线层(8)输送并耦合给低频偶极子(4)，低频偶极子臂还分别通过第一低频馈电接地孔群(19)和第二低频馈电接地孔群(20)与反射板(1)电连接，实现接地。
7.根据权利要求6所述的一种双频双极化偶极子相控阵天线，其特征在于，所述第一低频馈电接地孔群(19)由多个第一低频馈电接地孔过孔组成，第二低频馈电接地孔群(20)由多个第二低频馈电接地孔过孔组成，第一低频馈电接地孔群(19)环绕低频馈电信号孔(16)，第二低频馈电接地孔群(20)环绕低频馈电开路孔(18)。
8.根据权利要求7所述的一种双频双极化偶极子相控阵天线，其特征在于，所述低频馈电信号孔(16)直径小于低频馈电开路孔(18)直径，第一低频馈电接地孔群(19)构成的圆弧半径大于第二低频馈电接地孔群(20)构成的圆弧半径。
9.根据权利要求6所述的一种双频双极化偶极子相控阵天线，其特征在于，所述低频馈电信号线(17)包括2个且相互正交，其中一个低频馈电信号线(17)分成三段，中段下沉，三段之间通过低频馈电信号线过孔实现电连续，对正交的低频馈电信号线(17)构成避让。
10.根据权利要求1所述的一种双频双极化偶极子相控阵天线，其特征在于，所述低频接地孔群(7)包含四组，每组低频接地孔群(7)由多个低频接地孔过孔组成，所述低频接地孔过孔位于对应的高频馈电巴伦(5)两侧，并关于低频偶极子(4)的轴线对称分布。
...【技术特征摘要】
1.一种双频双极化偶极子相控阵天线，包含多个依照矩形栅格周期排布的天线单元，其特征在于，所述天线单元包括反射板(1)、位于反射板上方的多层开槽介质基板(2)、以及位于反射板下方的绕线层(8)，所述多层开槽介质基板(2)内设置四个高频偶极子(3)、一对极化正交的低频偶极子(4)、四个高频馈电巴伦(5)、一对正交的低频馈电巴伦(6)、四组低频接地孔群(7)，高频偶极子(3)位于低频偶极子上方，相邻的高频偶极子(3)之间的间距为相邻的低频偶极子(4)之间的间距的1/2，高频偶极子(3)的极化方向为水平方向，低频偶极子(4)的两个极化方向与水平方向夹角分别为45°和-45°，高频馈电巴伦(5)为高频偶极子(3)提供馈电，低频馈电巴伦(6)为低频偶极子(4)提供平衡耦合馈电，低频接地孔群(7)连接低频偶极子臂和反射板(1)。
2.根据权利要求1所述的一种双频双极化偶极子相控阵天线，其特征在于，多层开槽介质基板(2)中设有多个槽。
3.根据权利要求1所述的一种双频双极化偶极子相控阵天线，其特征在于，高频偶极子(3)分别位于低频偶极子臂的正上方，高频偶极子窄小，低频偶极子臂宽阔。
4.根据权利要求1所述的一种双频双极化偶极子相控阵天线，其特征在于，所述高频馈电巴伦(5)由高频馈电信号孔(9)、高频馈电开路支节(10)和高频馈电接地孔(11)组成，高频馈电开路支节(10)位于高频偶极子(3)的上方，高频馈电信号孔(9)和高频馈电接地孔(11)的一端均设在绕线层(8)，均分别穿过低频偶极子臂上的低频双开孔(12)，所述高频馈电信号孔(9)的另一端向上穿过高频偶极子(3)上的高频单开孔(13)，最终与位于高频偶极子(3)上方的高频馈电开路支节(10)电连接，所述高频馈电接地孔(11)的另一端直接与高频偶极子(3)电连接。
5.根据权利要求4所述的一种双频双极化偶极子相控阵天线，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：张航宇，刘志惠，王侃，孙红兵，周浩，姜文，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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