一种斜45制造技术

本发明专利技术公开了一种斜45

【技术实现步骤摘要】
一种斜45
°
极化辐射宽带瓦片式相控阵天线


[0001]本专利技术属于微波天线技术，具体为一种斜45
°
极化辐射宽带瓦片式相控阵天线。

技术介绍

[0002]为实现与多功能机载、弹载、星载等受限平台的良好兼容，新一代相控阵天线系统通常采用瓦片式结构，因而对天线阵面的结构提出宽带、低剖面、可垂直互联等新的要求。此外，为了提高不同极化方向信号的捕获能力，工程应用中通常采用斜45
°
极化辐射的相控阵天线，相比于双极化天线阵，可有效降低相控阵系统的成本。因此，具备斜45
°
极化辐射的宽带瓦片式阵列天线是未来相控阵发展方向。
[0003]目前，瓦片式相控阵天线通常采用平面印制天线，以微带贴片天线为主。由于微带贴片天线是谐振式天线，相对工作带宽小于10％，难以满足多功能集成的需求。而对数周期天线、Vivaldi天线虽具有宽带工作的性能，但是由于该类天线使用微带线等平面传输线馈电且垂直于阵面安装，增加了系统的剖面高度，也不便于与后端TR组件进行垂直互联，因此难以应用于瓦片式相控阵架构中。
[0004]在现有天线研究报道中，通常有两种技术手段可实现天线具备斜45
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极化辐射的能力。一是在水平极化或垂直极化天线阵口径前端加载斜45
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极化器，利用电磁波在不同偏转角度极化栅间的渐次偏转实现极化方向的偏转。该方法被广泛应用工程之中，但会造成系统体积增大、散热设计复杂等问题，从而限制相控阵天线系统的功率容量。二是通过改变线极化天线的摆放方式，使天线与水平面成45
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夹角，从而使得天线具备斜45
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辐射特性。2018年，柏艳英在论文“一种小规模超宽带相控阵天线设计”中提出了一款基于Vivaldi天线、天线单元旋转与水平面构成45
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夹角的斜极化辐射，可在
±
45
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范围内实现扫描，但是该类天线不适用于瓦片式结构。2011年，SteveS.Holland在论文“Design andfabricationoflow
‑
costPUMAArray”中报道了一款基于上下交叠偶极子形式的PUMA双极化相控阵天线，该天线工作于7
‑
21GHz，在E面、H面最大扫描角达45
°
。该类天线因其平面叠层特性可被应用于宽带瓦片式相控阵天线系统中，成为近年来的研究热点，但其不具备斜45
°
极化辐射的能力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提出了一种斜45
°
极化辐射宽带瓦片式相控阵天线。
[0006]实现本专利技术目的的技术方案为：一种斜45
°
极化辐射宽带瓦片式相控阵天线，包括M
×
N个呈矩阵形式排列的天线单元，所述天线单元由上至下包括匹配介质层、辐射单元层介质板、中层介质板、下层介质板以及金属地板，所述匹配介质层用于提升天线在大角度扫描时的阻抗匹配性能，所述辐射单元层介质板上表面设置有一对正交蝶形偶极子天线，下表面与蝶形偶极子天线臂末端相对位置设有金属贴片，所述金属贴片接地；所述蝶形偶极子天线的一臂通过金属过孔与金属地板连接；所述中层介质板主要起支撑作用，同时一定程度上可以降低天线的剖面高度；所述下层介质板包括第一印制板、第二印制板，其中，第
一印制板上表面覆铜，所述第一印制板与第二印制板之间设置有T型带状线功分器，所述T型带状线功分器的分口通过第一金属化过孔与正交蝶形偶极子天线的另一臂连接，所述T型带状线功分器输出等幅同相信号以形成斜45
°
极化辐射；所述金属地板内设置有毛纽扣，所述毛纽扣内芯与T型带状线功分器的输入端连接。
[0007]优选地，所述金属贴片为圆形。
[0008]优选地，所述匹配介质层、辐射单元层介质板、中层介质板中心设置有一圆形挖孔，所述圆形挖孔贯穿匹配介质层、辐射单元层介质板、中层介质板。
[0009]优选地，所述金属贴片通过金属化过孔与金属地板连接。
[0010]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：本专利技术设计了一对正交蝶形偶极子天线作为瓦片式相控阵天线的基本单元，在显著降低了天线单元尺寸的同时，利用等幅同相的一分二T型带状线功分器在6.7
‑
16GHz频带范围内实现良好的阻抗匹配，且实现了斜45
°
极化辐射；本专利技术在水平面、斜45
°
面和垂直面实现了
±
60
°
扫描，且整体天线单元为平面多层印制板，可一体化加工。
附图说明
[0011]图1是一种斜45
°
极化辐射宽带瓦片式相控阵天线的立体图。
[0012]图2是斜45
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极化辐射宽带瓦片式相控阵天线的主从边界下基本天线单元结构爆炸示意图。
[0013]图3是斜45
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极化辐射宽带瓦片式相控阵天线的主从边界下基本天线单元结构俯视图。
[0014]图4是斜45
°
极化辐射宽带瓦片式相控阵天线的主从边界下基本天线单元结构侧视图。
[0015]图5是具体实施例中单个天线单元远区辐射电场示意图。
[0016]图6是具体实施例中天线单元于主从周期边界下在6
‑
16GHz频带内垂直面扫描时的驻波特性。
[0017]图7是具体实施例中天线单元于主从周期边界下在6
‑
16GHz频带内斜45
°
扫描时的驻波特性。
[0018]图8是具体实施例中天线单元于主从周期边界下在6
‑
16GHz频带内水平面扫描时的驻波特性。
[0019]图9是具体实施例在8GHz频点水平面0
‑
60
°
扫描状态下的辐射方向图。
[0020]图10是具体实施例在12GHz频点水平面0
‑
60
°
扫描状态下的辐射方向图。
[0021]图11是具体实施例在16GHz频点水平面0
‑
60
°
扫描状态下的辐射方向图。
具体实施方式
[0022]如图1～3所示，一种斜45
°
极化辐射宽带瓦片式相控阵天线，包括M
×
N个呈矩阵形式排列的天线单元，所述天线单元由上至下包括匹配介质层101、辐射单元层介质板102、中层介质板103、下层介质板以及金属地板106，所述匹配介质层101用于提升天线在大角度扫描时的阻抗匹配性能，所述辐射单元层介质板102上表面设置有一对正交蝶形偶极子天线107，下表面与蝶形偶极子天线臂末端相对位置设有金属贴片108，所述金属贴片108接地；
所述蝶形偶极子天线的一臂通过金属过孔115、116与金属地板106连接，所述中层介质板103主要起支撑作用，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种斜45
°
极化辐射宽带瓦片式相控阵天线，其特征在于，包括M
×
N个呈矩阵形式排列的天线单元，所述天线单元由上至下包括匹配介质层(101)、辐射单元层介质板(102)、中层介质板(103)、下层介质板以及金属地板(106)，所述匹配介质层(101)用于提升天线在大角度扫描时的阻抗匹配性能，所述辐射单元层介质板(102)上表面设置有一对正交蝶形偶极子天线(107)，下表面与蝶形偶极子天线臂末端相对位置设有金属贴片(108)，所述金属贴片(108)接地；所述蝶形偶极子天线的一臂通过金属过孔(115、116)与金属地板(106)连接；所述中层介质板(103)主要起支撑作用，同时一定程度上可以降低天线的剖面高度；所述下层介质板包括第一印制板(104)、第二印制板(105)，其中，第一印制板(104)上表面覆铜，所述第一印制板(104)与第二印制板(105)之间设置有T型带状线功分器(110)，所述T型带状线功分器(110)的分口通过第一金属化...

【专利技术属性】
技术研发人员：李祥祥，陶静，李业强，陈玉山，张志宏，
申请(专利权)人：扬州船用电子仪器研究所中国船舶重工集团公司第七二三研究所，
类型：发明
国别省市：