【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微波天线，具体提供一种低剖面的超宽带金属紧耦合相控阵天线。
技术介绍
1、在无线通信和雷达系统中，为了提升信息传输速率、扩展通信距离和增加空域覆盖范围，通常采用超宽带宽角扫描的相控阵技术。传统的超宽带相控阵设计通常是先设计具有宽带性能的单元，然后进行组阵。然而，这种方式会因天线单元数量的增加导致单元间耦合增强，进而对天线单元的宽频带性能产生负面影响。为抑制单元间的互耦效应，可以选择扩大单元间距，但这会导致方向图出现栅瓣并增大阵列体积。虽然在阵元之间加载特殊结构可以抑制互耦，但这会使相控阵结构复杂化。
2、为了解决上述问题，学者们广泛研究了基于wheeler无限电流片的紧耦合相控阵天线技术。紧耦合相控阵天线采用基于阵列的设计方式，通过利用有限的阵元来逼近无限电流片的辐射效能，借助增强单元间的互耦效应来突破阵元间距的限制，从而同时实现宽扫描角度、宽带和低剖面性能。
3、目前，紧耦合相控阵天线的辐射金属片通常是打印在介质基板上，但对于低剖面的金属紧耦合相控阵天线的研究较为匮乏。与介质板打印天线相比，金属天线具有耐高功率和更强机械稳定性的优点，这使其在某些特殊领域，例如电子对抗系统和高速飞行器中低剖面的金属紧耦合相控阵具备更大的应用优势。因此，研究低剖面的超宽带金属紧耦合相控阵天线具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目标是弥补低剖面的超宽带金属紧耦合相控阵天线
的缺乏，实现一款能实现宽带、宽扫描角度和低剖面的金属紧耦合相控阵天线。>
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、本专利技术主要由辐射结构和馈电结构组成。辐射结构采用两个互相交叉的金属偶极子天线的形式，偶极子上加载开口结构，开口结构可以为天线引入两个并联电容，从而改善天线在工作频带内的阻抗匹配。两个交叉的偶极子通过介质柱进行连接，介质柱的引入可以拓宽天线的工作带宽。偶极子下方相连的渐变结构的金属支撑，可在提高整体天线稳定性的同时最大程度减少对天线辐射性能的影响。
4、由于偶极子天线的辐射阻抗较高，因此在金属结构中实现宽带的阻抗变换极具挑战性，是本专利技术的一大难点。为了解决此问题，本专利技术利用渐变式金属馈电带满足阻抗变化，此结构由下端到上端依次变窄，可满足50欧姆到150欧姆左右的阻抗变换；金属馈电带经带有开口槽的金属块与同轴线相连，带有开口槽的金属块通过设计其上开口槽的形状从而形成滤波器结构，这样可以有效的抑制杂波耦合以及谐振干扰，可拓展天线带宽以及消除带内谐振；同轴线外导体与地板相连，内导体穿过地板直接与带有开口槽的金属块相连。
5、本专利技术的创新之处在于：
6、一、通过在两个相交的偶极子上加载开口结构引入两个并联电容，从而平衡偶极子天线阻抗实部和虚部，降低偶极子天线的阻抗虚部，实现了本天线超宽带和宽扫描角度的特点。
7、二、通过加入渐变式金属馈电带和带有开口槽的金属块实现了金属偶极子具有滤波性能的馈电，不仅解决了金属紧耦合相控阵天线设计过程中偶极子天线阻抗匹配的难点，同时还实现了对带外增益的抑制和带外杂波信号的剔除，实现了更好的阻抗转换从而有效的降低了天线的剖面高度。
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1.一种低剖面的超宽带金属紧耦合相控阵天线，包括辐射结构和馈电结构，其特征在于：
2.根据权利要求1所述低剖面的超宽带金属紧耦合相控阵天线的辐射结构，其特征在于：
3.根据权利要求1所述低剖面的超宽带金属紧耦合相控阵天线的馈电结构，其特征在于：
4.根据权利要求1所述低剖面的超宽带金属紧耦合相控阵天线，其特征在于：所述天线单元横向尺寸为56.6mm×56.6mm，剖面高度为75mm。
5.根据权利要求1或权利要求2低剖面的超宽带金属紧耦合相控阵天线的辐射结构，其特征在于：所述连接两个偶极子的介质支柱(3)成圆柱形状，其相对介电常数为2.2，相对磁导率为1，损耗角正切为0.0009，半径为4mm，高度为75mm。
6.根据权利要求1或权利要求2低剖面的超宽带金属紧耦合相控阵天线的辐射结构，其特征在于：所述金属偶极子上加载的开口结构(2)成倒梯形设计，下梯形的高度为7mm，短边为7.4mm，长边为13mm，上梯形的高度为7mm，短边为18.6mm，长边为24.2mm。
7.根据权利要求1或权利要求3低剖面的超宽带
...【技术特征摘要】
1.一种低剖面的超宽带金属紧耦合相控阵天线，包括辐射结构和馈电结构，其特征在于：
2.根据权利要求1所述低剖面的超宽带金属紧耦合相控阵天线的辐射结构，其特征在于：
3.根据权利要求1所述低剖面的超宽带金属紧耦合相控阵天线的馈电结构，其特征在于：
4.根据权利要求1所述低剖面的超宽带金属紧耦合相控阵天线，其特征在于：所述天线单元横向尺寸为56.6mm×56.6mm，剖面高度为75mm。
5.根据权利要求1或权利要求2低剖面的超宽带金属紧耦合相控阵天线的辐射结构，其特征在于：所述连接两个偶极子的介质支柱(3)成圆柱形状，其相对介电常数为2.2，相对...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘锦，李济帆，王晓慧，耿源，杨德强，刘思豪，刘贤峰，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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