[發(fā)明專利]小型平面倒F加載陣列天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410274578.6
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN104103913B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛俊祥;李彪;金寧;周勇
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q25/04;H01Q1/52;H01Q1/12;H01Q1/50
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 朱小兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及陣列天線領(lǐng)域，特別是小型平面倒F加載陣列天線。

背景技術(shù)

天線在飛機(jī)通信系統(tǒng)中一直占據(jù)著無可取替代的地位，在機(jī)載通信系統(tǒng)中，往往需要天線具有特殊的方向圖以滿足特定工作的需要，而陣列天線技術(shù)通過控制天線輻射單元的排布、天線輻射單元的幅度、相位分布可以方便地實(shí)現(xiàn)天線波束賦型并獲取高功率、高增益的特性。飛機(jī)天線受高空環(huán)境的限制，天線的尺寸要小，剖面要低，并且需要滿足極化和方向圖等電性能要求。傳統(tǒng)的機(jī)載陣列天線的設(shè)計(jì)常采用線型/平面微帶陣列或波導(dǎo)縫隙陣列設(shè)計(jì)，微帶陣列天線有導(dǎo)體和介質(zhì)損耗，容易激勵表面波，導(dǎo)致輻射效率低，天線輻射距離近，在較低頻段，微帶天線的尺寸大，這與機(jī)載天線小尺寸設(shè)計(jì)原則相矛盾；對于波導(dǎo)縫隙陣，陣元間耦合影響是比較大的，必須考慮內(nèi)部和外部耦合效應(yīng)，在實(shí)際應(yīng)用中，通過實(shí)驗(yàn)測量陣元間的耦合誤差較大，而且實(shí)驗(yàn)工作量很大，并且波導(dǎo)縫隙陣列天線很難實(shí)現(xiàn)寬頻段和寬波束掃描。

平面倒F陣列天線與其它的陣列天線相比優(yōu)點(diǎn)在于：無需附加匹配電路，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，成本低，單個天線方向圖在水平方向上具有全向性，組成陣列后容易實(shí)現(xiàn)寬波束通信。但傳統(tǒng)的平面倒F天線帶寬較窄，在有限的空間范圍內(nèi)組成陣列后由于天線單元間的強(qiáng)烈耦合造成了天線輻射能量的耗散，天線輻射效率低，方向圖往往不能滿足實(shí)際應(yīng)用。如何解決現(xiàn)有技術(shù)的不足已成為陣列天線領(lǐng)域亟待解決的一大難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供了小型平面倒F加載陣列天線。本發(fā)明天線能夠在較寬頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)兩種輻射模式的切換：定向90°波束掃描和全向360°波束掃描，該天線效率高、結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定且體積小。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明提出的小型平面倒F加載陣列天線，包括天線罩、金屬板和基座，金屬板緊貼在基座上表面，天線罩固定在基座上，還包括四個平面倒F天線、中心加載體和四個無源金屬去耦模塊；

其中，四個平面倒F天線均勻排布在金屬板上表面構(gòu)成方形平面倒F天線陣列，中心加載體位于方形平面倒F天線陣列中心且與金屬板上表面連接，四個無源金屬去耦模塊均勻排布在四個平面倒F天線之間并與金屬板上表面連接。

作為本發(fā)明的小型平面倒F加載陣列天線進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述中心加載體為無源金屬體。

作為本發(fā)明的小型平面倒F加載陣列天線進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述無源金屬體包括圓形金屬片和金屬柱，圓形金屬片設(shè)置于金屬柱上，金屬柱與金屬板上表面連接。

作為本發(fā)明的小型平面倒F加載陣列天線進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述中心加載體為中心加載平面倒F天線。

作為本發(fā)明的小型平面倒F加載陣列天線進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述無源金屬去耦模塊為銅柱。

作為本發(fā)明的小型平面倒F加載陣列天線進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述金屬板為銅板，基座為鋁基座。

作為本發(fā)明的小型平面倒F加載陣列天線進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述天線罩采用環(huán)氧玻璃鋼天線罩。

作為本發(fā)明的小型平面倒F加載陣列天線進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述平面倒F天線的金屬輻射平面為橢圓形或圓形或矩形或矩形與梯形的組合。

作為本發(fā)明的小型平面倒F加載陣列天線進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述中心加載平面倒F天線的金屬輻射平面為曲線構(gòu)成的四邊形。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：本發(fā)明采用四個平面倒F天線構(gòu)成方形平面倒F天線陣列，在方形平面倒F天線陣列中心設(shè)置中心加載體：無源金屬體或者中心加載平面倒F天線，以展寬天線帶寬；在方形平面倒F天線陣列間均勻添加無源金屬去耦模塊以削弱耦合，平面倒F天線輻射平面緊貼介質(zhì)天線罩，不僅使天線結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，而且減小了天線的尺寸；本發(fā)明的天線在較寬頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)兩種輻射模式的切換：定向90°波束掃描和全向360°波束掃描；該天線效率高、結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定且體積小。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中心加載體為無源金屬體的陣列天線結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中心加載體為中心加載平面倒F天線的陣列天線結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是平面倒F天線的金屬輻射平面為橢圓形的平面示意圖。

圖4是平面倒F天線的金屬輻射平面為圓形的平面示意圖。

圖5是平面倒F天線的金屬輻射平面為矩形的平面示意圖。

圖6是平面倒F天線的金屬輻射平面為矩形與梯形組成的平面示意圖。

圖7是平面倒F天線的金屬輻射平面為斜拉頂板方式的的平面示意圖。