基于低耗双面偶模空气悬置线的Ka波段高效率阵列天线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于低耗双面偶模空气悬置线的Ka波段高效率阵列天线，采用低损耗的双面偶模空气悬置线作为馈线来设计馈电网络，以2

【技术实现步骤摘要】
基于低耗双面偶模空气悬置线的Ka波段高效率阵列天线


[0001]本专利技术属于天线
，特别是一种Ka波段高效率高增益阵列天线。

技术介绍

[0002]随着近几年毫米波技术的飞速发展，Ka波段天线因其在毫米波通信、汽车雷达、高分辨率成像等领域的发展与应用，受到学术界与工业界的广泛关注。
[0003]传统的Ka波段阵列天线大多采用喇叭天线、反射面天线等结构，它们都是非平面结构或空馈结构，不易加工，剖面较高。相较于传统天线，微带贴片天线具有体积小、重量轻、低剖面、尺寸与形状的可设计性、易于集成等优势。但Ka波段大规模贴片阵列天线存在馈线损耗高的问题，所以设计的大规模阵列口径效率低、增益低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种Ka波段低损耗高效率高增益阵列天线，利用微带贴片天线作为Ka波段的阵列辐射单元，采用低损耗的双面偶模空气悬置线作为馈线来设计馈电网络。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于低耗双面偶模空气悬置线的Ka波段高效率阵列天线，该天线以双面偶模空气悬置线作为馈线设计馈电网络，以多个2
×
2 贴片子阵作为辐射单元，形成2
N
×2N
低损耗大规模贴片阵列；
[0006]所述双面偶模空气悬置线包括三层厚度不同的介质基板，从上至下依次为第一层介质基板、第二层介质基板和第三层介质基板，所述第一层介质基板的下表面与第三层介质基板的上表面设为地板，第二层介质基板的上下表面对称布置悬置线且等电压激励，并且与上下层的介质基板之间均设置相同厚度的空气层。
[0007]进一步地，所述2
×
2贴片子阵设置在第一层介质基板的上表面，第一层介质基板的下表面刻蚀2
N
‑1×2N
‑1个同尺寸的耦合馈电缝隙，2
×
2贴片子阵由耦合馈电缝隙进行馈电；其中N取整数。
[0008]进一步地，每个所述2
×
2贴片子阵，包括两对贴片天线，每对天线分别由一个“T”型微带功分电路馈电，两个“T”型微带功分电路通过一段微带线连接，构成“工”型功分电路，所述耦合馈电缝隙对该“工”型功分电路馈电。
[0009]进一步地，所述馈电网络包括2
2N
‑2‑
1个相同尺寸的双面偶模空气悬置线的二等分功分器。
[0010]进一步地，所述馈电网络的输出端投影至耦合馈电缝隙所在平面上时，相对于耦合馈电缝隙伸出的枝节长度及方向相同，以对所有耦合馈电缝隙提供等幅同相的馈电。
[0011]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：
[0012](1)本专利技术天线采用低损耗的双面偶模空气悬置线作为馈线来设计馈电网络，由于双面偶模空气悬置线在传输过程中，其电场分布绝大部分集中在两层空气层中，以空气作为传输媒质进行能量传输，相较于其他形式的传输线，具有更低的传输损耗。因此采用双
面偶模空气悬置线作为馈线来设计馈电网络，可以有效的减少馈线在馈电传输过程中的能量损耗，提高所设计的天线阵的效率与增益。
[0013](2)本专利技术天线利用微带贴片天线的体积小，重量轻，低剖面，成本低廉等优势，将其作为阵列辐射单元，实现高效率高增益的Ka波段平面阵列天线。
[0014](3)本专利技术天线中的馈电网络和阵列天线分开布置，使得两者互不影响，独立设计。
[0015](4)2
×
2贴片子阵布线简单，因此使得整个天线设计简单，性能优良。
[0016](5)馈电网络包括2
2N
‑2‑
1个相同尺寸的双面偶模空气悬置线的二等分功分器，具有结构简单，损耗低的优点。
[0017]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。
附图说明
[0018]图1为实施例中双面偶模空气悬置线的结构示意图。
[0019]图2为实施例中三种不同类型的传输线，即微带线、悬置线、双面偶模空气悬置线的衰减常数仿真图。
[0020]图3为实施例中双面偶模空气悬置线的衰减常数与设计参数间关系的分析图，图 (a)为不同厚度的中间层介质基板，图(b)为不同线度的悬置线，图(c)为不同厚度的空气层。
[0021]图4为实施例中2
×
2子阵的结构示意图，图(a)为2
×
2子阵的三维结构图，图(b) 为2
×
2子阵的俯视图。
[0022]图5为实施例中2
×
2子阵的电流分布仿真图。
[0023]图6为实施例中2
×
2子阵的仿真结果图，图(a)为2
×
2子阵的S参数仿真图，图 (b)为2
×
2子阵的增益仿真图。
[0024]图7为实施例中双面偶模空气悬置线的二等分功分器的结构示意图。
[0025]图8为实施例中双面偶模空气悬置线的二等分功分器的S参数仿真图。
[0026]图9为实施例中16
×
16的Ka波段贴片阵列天线的结构示意图。
[0027]图10为实施例中16
×
16阵列天线的仿真结果图，图(a)为16
×
16阵列天线的S参数仿真图，图(b)为16
×
16阵列天线的增益仿真图。
具体实施方式
[0028]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，本专利技术的保护范围不局限于所述实施例。
[0029]需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0030]另外，若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能
够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。
[0031]在一个实施例中，提供了一种基于低耗双面偶模空气悬置线的Ka波段高效率高增益阵列天线，采用了低损耗的双面偶模空气悬置线作为馈线来设计馈电网络，以2
×
2贴片子阵为辐射单元，实现了16
×
16的Ka波段高增益贴片阵列天线。
[0032]在实施例中，所述双面偶模空气悬置线，如图1所示，由三层介质基板组成，厚度分别为h1、h2、h3。介质基板1的下表面和介质基板3的上表面设为地板，并且在两层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于低耗双面偶模空气悬置线的Ka波段高效率阵列天线，其特征在于，该天线以双面偶模空气悬置线作为馈线设计馈电网络，以多个2
×
2贴片子阵作为辐射单元，形成2
N
×2N
贴片阵列；其中N取整数；所述双面偶模空气悬置线包括三层厚度不同的介质基板，从上至下依次为第一层介质基板、第二层介质基板和第三层介质基板，所述第一层介质基板的下表面与第三层介质基板的上表面设为地板，第二层介质基板的上下表面对称布置悬置线且等电压激励，并且与上下层的介质基板之间均设置相同厚度的空气层。2.根据权利要求1所述的基于低耗双面偶模空气悬置线的Ka波段高效率阵列天线，其特征在于，所述2
×
2贴片子阵设置在第一层介质基板的上表面，第一层介质基板的下表面刻蚀2
N
‑1×2N
‑1个同尺寸的耦合馈电缝隙，2
×
2贴片子阵由耦合馈电缝隙进行馈电。3.根据权利要求2所述的基于低耗双面偶模空气悬置线的Ka波段高效率阵列天线，其特征在于，每个所述2
×
2贴片子阵，包括两对贴片天线，每对天线分别由一个“T”型微带功分电路馈电，两个“T”型微带功分电路通过一段微带线...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴文，郭欣，孟永，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：