一种低剖面小型化宽带宽波束天线制造技术

本发明专利技术公开了一种低剖面小型化宽带宽波束天线，所述天线结构包括接地共面波导、一对交叉偶极子、两组八木引向单元以及基片集成波导。其中，所述接地共面波导一端与同轴探针相接对天线馈电，另一端以开斜缝对槽的形式实现到基片集成波导过渡的良好匹配，进而实现宽的工作阻抗带宽。基片集成波导的末端与所述交叉偶极子的馈线相接，激励带有双侧对称扇形天线臂结构的偶极子产生广角辐射信号，实现天线波束宽度展宽。所述的一对八木引向单元印制在介质基板上下表面，并对称地分布在偶极子天线臂的两侧，用于进一步拓宽天线波束宽度。本发明专利技术具有宽的波束宽度、宽的工作阻抗带宽，同时具有剖面低、尺寸小、重量轻、易于实现和便于加工等优点。等优点。等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种低剖面小型化宽带宽波束天线


[0001]本专利技术属于天线
，具体为一种低剖面小型化宽带宽波束天线。

技术介绍

[0002]在某些无线通信领域中，为更有效地保证通信质量，实现信号辐射的大范围覆盖，通常要求通信系统具有较宽的波束宽度。在卫星导航领域，要求天线具有宽波束性能，且其低仰角处增益不能太低，以便更快速而准确地接收到卫星发射的微弱信号。在引信制导领域，导弹的飞行和降落姿态千变万化，尤其是在导弹将要降落于地面时，通常会与水平地面呈一定的夹角。为了保证导弹在各种姿态下都能接收到信号，通常也会要求天线具有宽波束性能，实现广角范围内的通信。在信息化时代，无论是在民用还是军事领域，宽波束天线受到极大关注的同时，也在向着宽带、低剖面和小型化的方向发展。
[0003]文献1(J.
‑
H.Ou,S.
‑
W.Dong and J.Huang.A compact Microstrip Antenna With E xtended Half
‑
Power Beamwidth and Harmonic Suppression[J].IEEE Transactions on A ntennas and Propagation,2020,68(6):4312
‑
4319.)，使用贴片天线结构实现宽波束，E面和H面的3dB波束宽度分别为135
°
和132
°
，但其相对工作阻抗带宽只有5.2％，该窄带工作宽度在一定程度上限制了该宽波束天线的使用，难以满足某些高数据速率通信的需求。文献2(Z.Pan,W.Lin and Q.Chu.Compact Wide
‑
Beam Circularly
‑
Polarized Micr
‑
ostrip Antenna With a Parasitic Ring for CNSS[J].IEEE Transactions on Antennas and Propagation,2014,62(5):2847
‑
2850.)，提出了一种底层为圆形贴片、顶层为金属寄生圆环的双层结构宽波束天线，其H面的3dB波束宽度约为140
°
，但其相对工作阻抗带宽仅为1.2％，如此窄的带宽远达不到应用于高数据速率通信场景的要求。
[0004]随着宽波束天线技术的不断发展，展宽天线波束宽度的方法研究也愈发深入。诸如常见的加载寄生单极子金属柱、加载背腔结构和四臂螺旋形式的宽波束天线，这都无疑大大增加了天线的剖面高度。文献3(Y.Chen,M.Wang,Z.Yi,R.Zhang and G.Yang.A Wide
‑
beamwidth Dual
‑
band L
‑
probe Fed Antenna With Parasitic Posts for 5G Communication[J].International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium,2019:1
‑
2.)，提出了一种带有寄生柱的宽波束天线，该天线的3dB波束宽度超过了180
°
，且相对工作阻抗带宽大于18％，但立体寄生柱的存在导致天线剖面高度大，不能适用于低剖面小型化通信的场景。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的上述技术缺陷，本专利技术提出了一种低剖面小型化宽带宽波束天线。
[0006]实现本专利技术目的的技术方案为：一种低剖面小型化宽带宽波束天线，包括接地共面波导、一对交叉偶极子、两组八木引向单元以及基片集成波导，所述接地共面波导一端与同轴探针相接对天线馈电，另一端与基片集成波导一端连接；所述一对交叉偶极子分别位
于介质基板的上下表面，所述基片集成波导另一端与交叉偶极子相接，激励交叉偶极子产生广角辐射信号，实现天线波束宽度展宽；所述两组八木引向单元分别位于介质基板的上下表面，且分布在交叉偶极子的一侧，通过改变八木引向单元上感应电流的相位进行引向。
[0007]优选地，所述接地共面波导包括设置在介质基板上表面的中央导带线、设置在中央导带线两侧的金属地以及设置在介质基板下边的金属地板，所述中央导带线与其两侧的金属地之间通过开槽隔开。
[0008]优选地，所述槽包括长直槽和斜缝对槽，所述接地共面波导通过斜缝对槽与基片集成波导过渡匹配。
[0009]优选地，斜缝对槽的长度为中心频率1/4波长的整数倍。
[0010]优选地，沿槽外边缘平行方向设置有一排通孔。
[0011]优选地，所述天线采用同轴探针馈电方式。
[0012]优选地，交叉偶极子由馈线和扇形天线臂组成，介质基板上下表面的扇形天线臂分布在馈线的不同侧且关于馈线对称。
[0013]优选地，每组八木引向单元由三根矩形金属无源振子组成，且矩形金属无源振子与馈线所在直线呈一定夹角。
[0014]优选地，通过调整金属无源振子的长度以及到交叉偶极子的距离，改变金属无源振子上感应电流的相位。
[0015]优选地，所述交叉偶极子的电长度之和为天线中心频率的1/2波长。
[0016]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：(1)本专利技术具有宽的波束宽度、宽的工作阻抗带宽，且剖面低、尺寸小、重量轻，可以广泛应用于无线通信系统中；(2)本专利技术结构紧凑，馈电简单，集成度高，便于加工且生产成本低。
[0017]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0018]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0019]图1为本专利技术低剖面小型化宽带宽波束天线的上表面结构示意图。
[0020]图2为本专利技术低剖面小型化宽带宽波束天线的结构示意图。
[0021]图3为本专利技术低剖面小型化宽带宽波束天线的下表面结构示意图。
[0022]图4为本专利技术低剖面小型化宽带宽波束天线的结构尺寸示意图。
[0023]图5为本专利技术低剖面小型化宽带宽波束天线的回波损耗仿真图。
[0024]图6为本专利技术低剖面小型化宽带宽波束天线在35GHz时的辐射方向仿真图。
具体实施方式
[0025]容易理解，依据本专利技术的技术方案，在不变更本专利技术的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本专利技术的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本专利技术的技术方案的示例性说明，而不应当视为本专利技术的全部或者视为对本专利技术技术方
案的限制或限定。相反，提供这些实施例的目的是为了使本领域的技术人员更透彻地理解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低剖面小型化宽带宽波束天线，其特征在于，包括接地共面波导、一对交叉偶极子、两组八木引向单元以及基片集成波导，所述接地共面波导一端与同轴探针相接对天线馈电，另一端与基片集成波导一端连接；所述一对交叉偶极子分别位于介质基板的上下表面，所述基片集成波导另一端与交叉偶极子相接，激励交叉偶极子产生广角辐射信号，实现天线波束宽度展宽；所述两组八木引向单元分别位于介质基板的上下表面，且分布在交叉偶极子的一侧，通过改变八木引向单元上感应电流的相位进行引向。2.根据权利要求1所述的低剖面小型化宽带宽波束天线，其特征在于，所述接地共面波导包括设置在介质基板上表面的中央导带线、设置在中央导带线两侧的金属地以及设置在介质基板下边的金属地板，所述中央导带线与其两侧的金属地之间通过开槽隔开。3.根据权利要求2所述的低剖面小型化宽带宽波束天线，其特征在于，所述槽包括长直槽和斜缝对槽，所述接地共面波导通过斜缝对槽与基片集成波导过渡匹配。4.根据权利要求1所述的低剖面小型...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴礼，薛辉，彭树生，张帅，肖泽龙，胡泰洋，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：