【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天线工程，具体为一种结构复用超宽带双极化低剖面高效率一维相控阵天线。
技术介绍
1、在一些狭长的应用平台上，例如机翼平台，一方面，其空间仅能安装一维相控阵，对应的天线为一维相控阵天线，另一方面，为了在有限的空间中集成更多的功能，对相控阵天线的工作带宽提出了宽带化需求。相比于平面超宽带天线，超宽带线阵在存在强烈的截断效应，其宽带化设计更有挑战性。
2、例如文献“h.zhang,s.yang,y.chen,j.guo and z.nie,《wideband dual-polarize d linear array of tightly coupled elements》,ieee trans.ant.propaga.,vol.66,no.1,pp.476-480,jan.2018”，文献“li zhou,shiwen yang,zhiwei guo andyikai chen,《aeband dual-polarized dipole linear array with resistiveloading》,2016ieee mtt-s internat ional microwave workshop series on advancedmaterials and processes for rf and thz a pplications(imws-amp),chengdu,2016”，这两篇文献采用双排偶极子并排放置的方法，通过延长偶极子长度，并在偶极子末端加载枝节以减弱末端电流反射等方法，实现了超宽带
3、又如文献h.lee and s.nam,《a dual-polarized 1-d tightly coupled dipolearray antenna》,ieee trans.ant.propaga.,vol.65,no.9,pp.4511-4518,sept.2017”，以及文献s.kim and s.nam,《bandwidth extension of dual-polarized 1-d tcda antennausin g vms》,ieee trans.ant.propaga.,vol.67,no.8,pp.5305-5312,aug.2019”，这两篇文献使用铁氧体加载的方法实现超宽带线阵的设计。相比于超宽带面阵，超宽带线阵缺失了理想磁导体边界条件和理想电导体边界条件，导致带宽较窄。上述两篇文献通过设计导电金属栅和铁氧体，实现了对超宽带线阵的边界条件补偿。文献所提出的超宽带线阵具备3.1:1倍频比的工作带宽，且具备单元尺寸小，剖面高度低的优势。然后，由于高损耗材料铁氧体的使用，超宽带线阵辐射效率较低。
技术实现思路
1、针对现有超宽带一维相控阵天线难以同时实现低剖面、高效率以及双极化的问题，本专利技术提出了一种结构复用超宽带双极化低剖面高效率一维相控阵天线。本专利技术以紧耦合原理为基础，结合结构复用思想，设计了一种新型的双极化一维相控阵天线，实现对一维阵列截断效应的消除，所设计的天线实现了5倍频双极化带宽，剖面高度仅为0.11倍低频波长，且辐射效率在60％以上。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种结构复用超宽带双极化低剖面高效率一维相控阵天线，其特征在于，所述相控阵天线由若干个天线单元一维周期排列构成；
4、所述天线单元包括水平极化天线、垂直极化天线、底部结构，且水平极化天线和垂直极化天线竖向放置于底部结构上方；
5、所述水平极化天线采用缝隙辐射体实现，包括第一水平极化天线和第二水平极化天线；两个水平极化天线作为垂直极化天线的理想导体边界，镜像对称地设置于垂直极化天线的两侧、且与垂直极化天线正交放置；
6、所述底部结构，用于为水平极化天线和垂直极化天线馈电。优选地，所述水平极化天线，包括水平极化介质基板；
7、所述水平极化介质基板的外侧面设置有金属层、内侧面设置有微带馈线；
8、所述微带馈线的下端为水平极化天线的馈电端；
9、所述金属层上设置有缝隙辐射体作为水平极化天线的辐射结构；同时在微带馈线的对应区域内设置有一组槽结构，用于优化微带馈线的阻抗匹配。
10、优选地，所述缝隙辐射体为非对称领结形缝隙，由上侧区域设置的第一领结形缝隙臂和下侧区域设置的第二领结形缝隙臂组成，其中第二领结形缝隙臂的长度大于第一领结形缝隙臂的长度，且第二领结形缝隙臂的两侧还对称设置有若干个矩形缝隙，形成鱼骨状缝隙；
11、所述微带馈线为弯折微带线，其尾端横向穿过非对称领结形缝隙的两臂中部投影位置，以对缝隙辐射体进行耦合馈电，且末端张开形成一个扇形电容片，用以调节阻抗匹配。
12、优选地，所述第二领结形缝隙臂的一侧设置有2～5个矩形缝隙，相邻矩形缝隙之间距离为1～12mm。
13、优选地，位于微带馈线竖向段区域的槽结构为梯形槽结构，且从下至上宽度逐渐增大；位于微带馈线横向段区域的槽结构为宽度相同的矩形槽结构。
14、优选地，所述垂直极化天线，包括垂直极化介质基板；
15、所述垂直极化介质基板的正面设置有渐变微带线，背面设置有渐变微带线地、偶极子辐射体；
16、所述偶极子辐射体，由镜像对称设置的两个折叠偶极子臂构成，所述折叠偶极子臂从起始端到末端的宽度逐渐增大、且末端向下弯折；
17、所述渐变微带线地的上端连接一个折叠偶极子臂的起始端；所述渐变微带线的下端为垂直极化天线的馈电端，上端通过金属过孔连接另一个折叠偶极子臂的起始端；所述渐变微带线和渐变微带线地共同组成指数渐变的馈电巴伦，作为偶极子辐射体的馈电结构。
18、优选地，所述底部结构，包括底部介质基板，设置于底部介质基板背面的铝板、水平极化sma接头、垂直极化sma接头，设置于底部介质基板正面的功分器、弯折渐变微带线；
19、所述铝板，用于支撑固定天线单元；
20、所述水平极化sma接头连接功分器的输入端，所述功分器的两个输出端分别连接第一水平极化天线和第二水平极化天线的微带馈线；
21、所述垂直极化sma接头连接弯折渐变微带线的输入端，所述弯折渐变微带线的输出端连接垂直极化天线的渐变微带线。
22、优选地，所述垂直极化天线中，在馈电结构两侧进行矩形挖块，使垂直极化介质基板构成t形结构，便于下侧插入底部介质基板进行安装固定。
23、优选地，所述底部介质基板及铝板上还设置有3个矩形槽，两个水平极化介质基板和垂直极化介质基板底部分别插入对应的矩形槽中，用于安装固定。
24、本专利技术的工作原理上如下：
25、首先，传统的二维面阵紧耦合阵列的偶极子单元可等效为放置于理想电导体和理想磁导体构成的假想波导之中，而本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种结构复用超宽带双极化低剖面高效率一维相控阵天线，其特征在于，所述相控阵天线由若干个天线单元一维周期排列构成；
2.如权利要求1所述的一种结构复用超宽带双极化低剖面高效率一维相控阵天线，其特征在于，所述水平极化天线，包括水平极化介质基板；
3.如权利要求2所述的一种结构复用超宽带双极化低剖面高效率一维相控阵天线，其特征在于，所述缝隙辐射体为非对称领结形缝隙，由上侧区域设置的第一领结形缝隙臂和下侧区域设置的第二领结形缝隙臂组成，其中第二领结形缝隙臂的长度大于第一领结形缝隙臂的长度，且第二领结形缝隙臂的两侧还对称设置有若干个矩形缝隙，形成鱼骨状缝隙；
4.如权利要求3所述的一种结构复用超宽带双极化低剖面高效率一维相控阵天线，其特征在于，所述第二领结形缝隙臂的一侧设置有2～5个矩形缝隙，相邻矩形缝隙之间距离为1～12mm。
5.如权利要求4所述的一种结构复用超宽带双极化低剖面高效率一维相控阵天线，其特征在于，位于微带馈线竖向段区域的槽结构为梯形槽结构，且从下至上宽度逐渐增大；位于微带馈线横向段区域的槽结构为宽度相同的矩形槽结构。p>
6.如权利要求2-5任一项所述的一种结构复用超宽带双极化低剖面高效率一维相控阵天线，其特征在于，所述垂直极化天线，包括垂直极化介质基板；
7.如权利要求6所述的一种结构复用超宽带双极化低剖面高效率一维相控阵天线，其特征在于，所述底部结构，包括底部介质基板，设置于底部介质基板背面的铝板、水平极化SMA接头、垂直极化SMA接头，设置于底部介质基板正面的功分器、弯折渐变微带线；
8.如权利要求7所述的一种结构复用超宽带双极化低剖面高效率一维相控阵天线，其特征在于，所述垂直极化天线中，在馈电结构两侧进行矩形挖块，使垂直极化介质基板构成T形结构，便于下侧插入底部介质基板进行安装固定。
9.如权利要求8所述的一种结构复用超宽带双极化低剖面高效率一维相控阵天线，其特征在于，所述底部介质基板及铝板上设置有3个矩形槽，两个水平极化介质基板和垂直极化介质基板底部分别插入对应的矩形槽中，用于安装固定。
...【技术特征摘要】
1.一种结构复用超宽带双极化低剖面高效率一维相控阵天线，其特征在于，所述相控阵天线由若干个天线单元一维周期排列构成；
2.如权利要求1所述的一种结构复用超宽带双极化低剖面高效率一维相控阵天线，其特征在于，所述水平极化天线，包括水平极化介质基板；
3.如权利要求2所述的一种结构复用超宽带双极化低剖面高效率一维相控阵天线，其特征在于，所述缝隙辐射体为非对称领结形缝隙，由上侧区域设置的第一领结形缝隙臂和下侧区域设置的第二领结形缝隙臂组成，其中第二领结形缝隙臂的长度大于第一领结形缝隙臂的长度，且第二领结形缝隙臂的两侧还对称设置有若干个矩形缝隙，形成鱼骨状缝隙；
4.如权利要求3所述的一种结构复用超宽带双极化低剖面高效率一维相控阵天线，其特征在于，所述第二领结形缝隙臂的一侧设置有2～5个矩形缝隙，相邻矩形缝隙之间距离为1～12mm。
5.如权利要求4所述的一种结构复用超宽带双极化低剖面高效率一维相控阵天线，其特征在于，位于微带馈线竖向段区域的槽结构为梯形槽结构，且从...
【专利技术属性】
技术研发人员：程钰间，孙建旭，黄文龙，杨海宁，何宗锐，樊勇，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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