一种在大尺寸地中实现天线宽波束和方向图圆滑的结构制造技术

本申请涉及微波毫米波领域，具体涉及一种适用于在大尺寸地中实现天线宽波束和方向图圆滑的结构，其包括从上至下依次设置的辐射层和金属层地两部分，所述辐射层位于介质基板的上表面，介质基板的下表面为一层金属层地；辐射层包括多个辐射贴片和多个EBG结构单元，每个辐射贴片均位于多个按照周期排列的EBG结构单元的中部，并按照周期排列在一个大的地中，相邻的辐射贴片之间采用周期性排布的EBG结构单元将所有空间进行填充，所述辐射贴片的周围均匀分布设置有多个EBG结构单元。本申请辐射贴片之间放置周期性EBG结构单元，并按照周期排列在一个大的地中，可将单元天线辐射方向图的凹坑变小，让方向图更为圆滑。让方向图更为圆滑。让方向图更为圆滑。

【技术实现步骤摘要】
一种在大尺寸地中实现天线宽波束和方向图圆滑的结构


[0001]本申请涉及微波毫米波领域，具体的说，涉及一种适用于在大尺寸地中实现天线宽波束和方向图圆滑的结构。

技术介绍

[0002]微带天线由介质基板、辐射体及接地板构成，基板底部的金属薄层与接地板相接，正面通过光刻或者化学刻蚀形特定形状作为辐射体，因此微带天线具有低剖面、低成本、质量轻、易与电路集成等特点，从而被广泛应用于各类通信系统以及雷达系统中，特别是相控阵天线体制的天线系统中。微带天线在具有上述优点外，还存在如下一些缺点，如阻抗带宽窄、辐射带宽窄、易激励表面波等。特别在易激励表面波这个特性，使得在大尺寸地中辐射贴片单元的方向图恶化，出现凹坑，严重影响了微带天线在通信系统及雷达系统中的应用。
[0003]在多波束及相控阵天线的设计中，为保证每个辐射单元都能提供一个独立的波束，每个辐射贴片单元都会处于一块大地面中。在这种情况下，每个辐射贴片单元的辐射方向图都会受到影响，特别地，对于处在地板边缘的辐射贴片单元，在大地板的情况下，由于地的不对称以及激励起的表面波使天线辐射性能变差，方向图出现凹坑状，而在相控阵天线中，这种表面波还会使天线在扫描过程中出现盲点。为了抑制表面波对天线辐射性能的影响， Hal Schrank在文献Approximate Location of Scan
‑
Blindness Angle in Printed Phased Arrays中指出，可通过降低天线介质基板的厚度，可以抑制表面波，从而改善天线性能。但是该方法不仅会降低天线的阻抗带宽，而且对于大地中天线辐射方向图的凹坑没有太大的改善作用。
[0004]在专利号为201110160593.4名称为多层宽频带微带天线的文献中，使用EBG结构的反射板在指定的频率相对传统金属反射板可更好的抑制后向辐射，提升天线的指向性，可提高天线增益。专利号为201310660781.2名称为低剖面三频可调天线的文献中，也使用周期性的EBG单元以提高天线增益，该两类EBG结构的使用仅提高天线增益以及抑制后向辐射，不能改善方向图的凹坑，不能实现方向图的圆滑。

技术实现思路

[0005]针对现有技术上的上述不足，现提出一种结构简单、低剖面、高集成度、易于制作的实现天线宽波束和方向图圆滑的方法。
[0006]为实现上述技术效果，本申请技术方案如下：
[0007]本申请的技术方案如下：
[0008]一种在大尺寸地中实现天线宽波束和方向图圆滑的结构，包括从上至下依次设置的辐射层和金属层地两部分，所述辐射层位于介质基板的上表面，介质基板的下表面为一层金属层地；辐射层包括多个辐射贴片和多个EBG结构单元，每个辐射贴片均位于多个按照周期排列的EBG结构单元的中部，并按照周期排列在一个大的地中，相邻的辐射贴片之间采用周期性排布的EBG结构单元将所有空间进行填充，所述辐射贴片的周围均匀分布设置有
多个EBG结构单元，所述辐射贴片为矩形金属贴片，辐射贴片上开有缝隙，辐射贴片中心为射频馈电点。
[0009]进一步地，所述EBG结构单元为方形金属贴片，方形金属贴片的中心设有金属接地柱，方形金属贴片围绕在辐射贴片的外围。
[0010]进一步地，周期排列具体是指一个辐射贴片从内到外按照间距0.1mm
‑
0.2mm排列有至少9层，并且每层都是相同的EBG结构单元。在保证辐射贴片与EBG结构单元的最佳距离的情况下，层数越多，对方向图的圆滑度改善越明显。
[0011]进一步地，所述缝隙为U型缝隙，数量为一个，U型缝隙的位置位于辐射贴片中心，且U形缝隙的大小不能超过辐射贴片的尺寸。
[0012]进一步地，辐射贴片与EBG结构单元组合起来后，按周期性排列，形成一种实现天线宽波束和方向图圆滑技术的拓扑结构。
[0013]再进一步地，周期排列为固定尺寸的EBG结构单元和固定的EBG结构单元间距。
[0014]再进一步地，周期排列为EBG结构单元尺寸和距离按照递增或者递减的方式排列。
[0015]再进一步地，周期排列为EBG结构单元以辐射贴片为中心，圆环式的排列。
[0016]进一步地，所述EBG结构单元呈蘑菇状的形式，方形金属贴片的中心与地面通过金属接地柱相接触，并贯穿整个介质基板。蘑菇状为EBG结构单元中心带有金属接地柱结构形式的统称。
[0017]进一步地，所述介质基板为聚四氟乙烯材质。
[0018]本申请相比于现有技术具有如下有益效果：
[0019]1、本申请辐射贴片之间放置周期性EBG结构单元，并按照周期排列在一个大的地中，可将单元天线辐射方向图的凹坑变小，让方向图更为圆滑。采用周期性的EBG结构，并将单元之间的所有空间用EBG结构单元来填充，可实现方向图的圆滑。
[0020]2、传统微带天线为了提高天线增益与带宽，基板厚度较厚，本申请天线比较需要的是波束宽度与圆滑技术，所以本申请综合采用减小介质基板厚度，以及加载EBG结构单元等多种去耦合和抑制表面波的技术，相比传统微带天线，天线隔离度提升且在大地中天线能够实现宽波束和方向图圆滑。
[0021]3、本申请引入曲流技术，降低了天线的尺寸，实现小型化，拓宽的了天线的带宽。
[0022]4、本申请的工程实现较为简单，直接加工为一张单层板，可实现高度集成，适用于低成本的有源相控阵天线或者多波束天线中。
附图说明
[0023]图1是本申请中实现天线宽波束和方向图圆滑的技术的结构图。
[0024]图2是本申请中单个辐射贴片结构示意图。
[0025]图3是本申请中实现天线宽波束和方向图圆滑的技术的天线单元的馈电端口回波损耗，图中结果显示天线单元在33.5GHz~36.5GHz区域的回波损耗在
‑
10dB以下，在此频率区间内均能正常工作。
[0026]图4是本申请中实现天线宽波束和方向图圆滑的技术的天线的辐射方向图，从图中可以看出，E面与H面的单元方向图均较圆滑，H面单元方向图呈“马鞍”型，波束宽度大幅度展宽。
[0027]附图中：1
‑
辐射贴片，2
‑
射频馈电点，3
‑
U型缝隙，4
‑
EBG结构单元，5
‑
金属接地柱。
具体实施方式
[0028]实施例1
[0029]如图1、图2所示，一种在大尺寸地中实现天线宽波束和方向图圆滑的结构，包括从上至下依次设置的辐射层和金属层地两部分，所述辐射层位于介质基板的上表面，介质基板的下表面为一层金属层地；辐射层包括多个辐射贴片1和多个EBG结构单元4，每个辐射贴片1均位于多个按照周期排列的EBG结构单元4的中部，并按照周期排列在一个大的地中，相邻的辐射贴片1之间采用周期性排布的EBG结构单元4将所有空间进行填充，所述辐射贴片1的周围均匀分布设置有多个EBG结构单元4，所述辐射贴片1为矩形金属贴片，辐射贴片1上开有缝隙，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在大尺寸地中实现天线宽波束和方向图圆滑的结构，其特征在于：包括从上至下依次设置的辐射层和金属层地两部分，所述辐射层位于介质基板的上表面，介质基板的下表面为一层金属层地；辐射层包括多个辐射贴片（1）和多个EBG结构单元（4），EBG为电磁场带隙，每个辐射贴片（1）均位于多个按照周期排列的EBG结构单元（4）的中部，并按照周期排列在一个大的地中，相邻的辐射贴片（1）之间采用周期性排布的EBG结构单元（4）将所有空间进行填充，所述辐射贴片（1）的周围均匀分布设置有多个EBG结构单元（4），所述辐射贴片（1）为矩形金属贴片，辐射贴片（1）上开有缝隙，辐射贴片（1）中心为射频馈电点（2）；所述EBG结构单元（4）为方形金属贴片，方形金属贴片的中心设有金属接地柱（5），方形金属贴片围绕在辐射贴片（1）的外围；辐射贴片（1）与EBG结构单元（4）组合后，按周期性排列，形成一种实现天线宽波束和方向图圆滑技术的拓扑结构。2.根据权利要求1所述的一种在大尺寸地中实现天线宽波束和方向图圆滑的结构，其特征在于：辐射贴片（1）的周期排列具体是指一个辐射贴片（1）从内到外按照间距0.1mm
‑
0.2mm排列有至少9层，并且每层都是相同的EBG结构单元（4）。3.根据权利要求1所述的一种在...

【专利技术属性】
技术研发人员：章圣长，马明凯，刘雪颖，余正冬，郭宏展，
申请(专利权)人：成都瑞迪威科技有限公司，
类型：新型
国别省市：