【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天线，尤其涉及一种圆极化滤波天线单元、天线阵列及相控阵天线。
技术介绍
1、圆极化相控阵天线因可以减少极化失配，实现高增益、稳定精确的电控扫描波束，被广泛应用于卫星通信领域。随着商业航天的快速发展，系统集成度不断提高，对相控阵天线在小型化、低剖面、高集成度和成本控制等方面提出了更高的要求。由于不同种类天线阵列集成，天线阵列密度增加，不同频段天线之间耦合愈发严重，电磁干扰路径也更加复杂和多样化。因此，需降低发射天线对外界的电磁干扰，同时需降低发射天线和外界对接收天线的干扰，提高接收信号的信噪比和质量。传统通信系统中，为提高系统的电磁兼容性能,将滤波器级联在射频电路和天线之间。为提高相控阵天线集成度，将滤波器集成到天线单元中。
2、现有滤波天线单元将天线馈线与滤波器集成为一体，滤波结构尺寸较大，结构复杂，插入损耗较大；加入滤波器后导致天线单元尺寸较大，不适用于相控阵天线单元(通常要求单元间距小于0.5倍波长)。另外，也有现有技术提出将滤波结构集成到天线单元内部，如公开号为cn115395251a、名称为“基于混合馈电网络的圆极化集成滤波天线阵列”的专利技术专利，将带通滤波器集成到天线阵列馈电网络输出端，虽然一定程度降低了插损，然而无法在天线单元实现滤波处理，仍存在在链路中引入滤波器增加系统复杂度的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的问题，提供了一种圆极化滤波天线单元、天线阵列及相控阵天线。
2、本专利技术的目的是通过以下技术
3、在一示例中，所述寄生贴片层包括第一介质基板，第一介质基板表面设有寄生贴片，第一介质基板边缘设有金属环。
4、在一示例中，所述驱动贴片层包括第二介质基板，第二介质基板表面设有驱动贴片，第二介质基板边缘设有一圈第一金属孔。
5、在一示例中，所述寄生贴片、驱动贴片在竖直方向上平行设置；寄生贴片相对于驱动贴片的旋转角度和/或偏移位置能够调节。
6、在一示例中，所述馈电网络层包括第四介质基板，第四介质基板上设有顺次连接的t形功分结构、第一阻抗变换线、第一带阻滤波结构、第一低通滤波结构、第二低通滤波结构、第二带阻滤波结构、第二阻抗变换线。
7、在一示例中，所述第一带阻滤波结构包括第一c形滤波枝节，用于对30ghz～50ghz频段进行抑制；第二带阻滤波结构包括第二c形滤波枝节，用于对30ghz～50ghz频段进行抑制。
8、在一示例中，所述第一低通滤波结构包括第一开路枝节、第二开路枝节、第三开路枝节和第四开路枝节，第二开路枝节、第三开路枝节用于对14ghz～15ghz频段进行抑制，第一开路枝节、第四开路枝节用于对20ghz～30ghz频段进行抑制；
9、第二低通滤波结构包括第五开路枝节、第六开路枝节、第七开路枝节和第八开路枝节，第六开路枝节、第七开路枝节用于对14ghz～15ghz频段进行抑制，第五开路枝节、第八开路枝节用于对20ghz～30ghz频段进行抑制；
10、第一低通滤波结构、第二低通滤波结构中各开路枝节长度能够调节。
11、在一示例中，所述天线单元采用多层pcb压合工艺制作。
12、需要进一步说明的是，上述天线单元各示例对应的技术特征可以相互组合或替换构成新的技术方案。
13、本专利技术还包括一种圆极化滤波天线阵列，包括上述任一示例或多个示例组合形成的多个天线单元，天线单元以间距d为周期并旋转组阵形成2n*2n的单元子阵，多个单元子阵平移λ形成2l*2m的单元子阵列，单元子阵列经几何变换形成非规则布阵的天线阵列，以此实现对安装缝隙的长度或条数的控制；d为共用无栅瓣单元间距，n、l、m为自然数，λ为圆极化滤波天线单元中心频点处的自由空间波长。
14、本专利技术还包括一种相控阵天线，包括上一示例所述天线阵列，或上述任一示例或多个示例组合形成的多个天线单元，还包括收发组件、收发馈电网络和波控电路，收发组件与收发馈电网络连接，且收发组件与天线单元或天线阵列连接，波控电路与收发组件连接。
15、与现有技术相比，本专利技术有益效果是：
16、1.在一示例中，本专利技术将带状线形式滤波结构集成至天线单元内部，能够在天线单元中进一步滤波，降低由于链路中单独引入滤波器导致的系统复杂度；相较于传统交指滤波器，带状线式滤波结构的尺寸更加紧凑，受图形加工精度影响较小且插入损耗较低；相较于其他微带类型的滤波器，本专利技术滤波结构具有良好的屏蔽特性，适用于电磁兼容要求较高的系统。进一步地，本专利技术天线单元可作为相控阵天线的组成部分，通过射频组件对单个天线单元的幅相控制，能够实现高增益、高精度的波束指向。
17、2.在一示例中，通过寄生贴片拓展天线带宽和改善天线方向图性能，使天线单元具有宽带且有良好的带外抑制特性。
18、3.在一示例中，通过调节寄生贴片相对于驱动贴片的旋转角度和/或偏移位置，能够实现天线指标(谐振频率、辐射模式、方向图轴比等)调节。
19、4.在一示例中，采用t形功分网络产生相位差90°的等幅信号，激励产生正交模，实现圆极化功能。本专利技术t形功分结构与滤波结构集成且在频带内s参数良好。相较于传统wilkinson功分器，该天线单元具有耐较高功率特性，可应用于较高功率相控阵天线场景。
20、5.在一示例中，通过设置两节带阻滤波结构，实现宽带带阻抑制效果；通过设置两节低通滤波结构，实现对14ghz～15ghz频段更高抑制。通过调节第一低通滤波结构、第二低通滤波结构中各开路枝节长度，可转换为高通滤波结构，并可通过级联高通和低通滤波结构的组合形成带通滤波结构，以及同类型滤波结构的组合进而提高带外抑制度。
21、6.在一示例中，天线单元采用pcb压合及钻孔工艺加工实现，工艺复杂度较低，成本相对较低，可靠性较高且滤波抑制效果优异。
22、7.在一示例中，采用该天线单元以2n*2n单元形式旋转组阵并构成2l*2m单元子阵，在大规模布阵中采用非规则的布阵方式降低了因等规则子阵产生的缝隙辐射，降低全阵中高频点方向图大角度扫描时出现较高的旁瓣电平，并且该组阵方式可应用于其他相控阵天线缝隙问题的分析和解决。
23、8.在一示例中，通过该滤波天线单元形成相控阵天线，通过射频组件对单个天线单元的幅相控制，实现高增益、高精度的波束指向。
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1.一种圆极化滤波天线单元，其特征在于，所述天线单元由上至下依次包括顺次连接的寄生贴片层、驱动贴片层和馈电网络层；馈电网络层包括顺次连接的滤波结构组、功分结构，滤波结构组为带状线形式滤波结构，包括高通滤波结构和/或低通滤波结构和/或带阻滤波结构，功分结构与驱动贴片层连接。
2.根据权利要求1所述的一种圆极化滤波天线单元，其特征在于，所述寄生贴片层包括第一介质基板，第一介质基板表面设有寄生贴片，第一介质基板边缘设有金属环。
3.根据权利要求2所述的一种圆极化滤波天线单元，其特征在于，所述驱动贴片层包括第二介质基板，第二介质基板表面设有驱动贴片，第二介质基板边缘设有一圈第一金属孔。
4.根据权利要求3所述的一种圆极化滤波天线单元，其特征在于，所述寄生贴片、驱动贴片在竖直方向上平行设置；寄生贴片相对于驱动贴片的旋转角度和/或偏移位置能够调节。
5.根据权利要求1所述的一种圆极化滤波天线单元，其特征在于，所述馈电网络层包括第四介质基板，第四介质基板上设有顺次连接的T形功分结构、第一阻抗变换线、第一带阻滤波结构、第一低通滤波结构、第二低通滤波
6.根据权利要求5所述的一种圆极化滤波天线单元，其特征在于，所述第一带阻滤波结构包括第一C形滤波枝节，用于对30GHz～50GHz频段进行抑制；第二带阻滤波结构包括第二C形滤波枝节，用于对30GHz～50GHz频段进行抑制。
7.根据权利要求5所述的一种圆极化滤波天线单元，其特征在于，所述第一低通滤波结构包括第一开路枝节、第二开路枝节、第三开路枝节和第四开路枝节，第二开路枝节、第三开路枝节用于对14GHz～15GHz频段进行抑制，第一开路枝节、第四开路枝节用于对20GHz～30GHz频段进行抑制；
8.根据权利要求1所述的一种圆极化滤波天线单元，其特征在于，所述天线单元采用多层PCB压合工艺制作。
9.一种圆极化滤波天线阵列，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述多个天线单元，天线单元以间距d为周期并旋转组阵形成2n*2n的单元子阵，多个单元子阵平移λ形成2l*2m的单元子阵列，单元子阵列经几何变换形成非规则布阵的天线阵列，实现对安装缝隙的长度或条数的控制；其中，d为共用无栅瓣单元间距，n、l、m为自然数，λ为圆极化滤波天线单元中心频点处的自由空间波长。
10.一种相控阵天线，其特征在于，包括权利要求9所述的天线阵列或多个权利要求1-8任一项所述的天线单元，还包括收发组件、收发馈电网络和波控电路，收发组件与收发馈电网络连接，且收发组件与天线单元或天线阵列连接，波控电路与收发组件连接。
...【技术特征摘要】
1.一种圆极化滤波天线单元，其特征在于，所述天线单元由上至下依次包括顺次连接的寄生贴片层、驱动贴片层和馈电网络层；馈电网络层包括顺次连接的滤波结构组、功分结构，滤波结构组为带状线形式滤波结构，包括高通滤波结构和/或低通滤波结构和/或带阻滤波结构，功分结构与驱动贴片层连接。
2.根据权利要求1所述的一种圆极化滤波天线单元，其特征在于，所述寄生贴片层包括第一介质基板，第一介质基板表面设有寄生贴片，第一介质基板边缘设有金属环。
3.根据权利要求2所述的一种圆极化滤波天线单元，其特征在于，所述驱动贴片层包括第二介质基板，第二介质基板表面设有驱动贴片，第二介质基板边缘设有一圈第一金属孔。
4.根据权利要求3所述的一种圆极化滤波天线单元，其特征在于，所述寄生贴片、驱动贴片在竖直方向上平行设置；寄生贴片相对于驱动贴片的旋转角度和/或偏移位置能够调节。
5.根据权利要求1所述的一种圆极化滤波天线单元，其特征在于，所述馈电网络层包括第四介质基板，第四介质基板上设有顺次连接的t形功分结构、第一阻抗变换线、第一带阻滤波结构、第一低通滤波结构、第二低通滤波结构、第二带阻滤波结构、第二阻抗变换线。
6.根据权利要求5所述的一种圆极化滤波天线单元，其特征在于，所述第一带阻滤波结构包括第一c形滤波枝节，...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨元海，
申请(专利权)人：成都华芯天微科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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