[發明專利]寬角度高增益北斗導航系統星載低剖面天線陣列

有效

• 申請號: 201410796143.8
• 申請日: 2014-12-18
• 公開（公告）號: CN105762534B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 陳如山;丁大志;樊振宏;徐娟;陳鑫;李兆龍;陸翔宇;卜林生;丁增霞;趙海燕;歐宇涵;徐語菲
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H01Q21/06
• 分類號: H01Q21/06;H01Q1/36
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

1.一種寬角度高增益北斗導航系統星載低剖面天線陣列，其特征在于，采用36個雙頻圓極化層疊微帶天線單元，第1～6共6個天線單元均勻分布在最里層的圓環上，第7～18共12個天線單元均勻分布在中間層的圓環上，第19～36共18個天線單元均勻分布在最外層的圓環上，三個圓環等間距分布，天線陣列的饋電網絡采用微帶圓環形式，同一圓環上各天線單元的激勵等幅同相；

天線單元共有4層，由下到上依次為：第一介質層(2)、第二介質層(3)、第一泡沫層(4)、第二泡沫層(5)：其中第一介質層(2)和第二介質層(3)中間共用金屬地板(22)，金屬地板(22)上開有十字縫隙(221)和耦合縫隙(222)；第一介質層(2)的下表面設有下微帶線層(21)，第二介質層(3)的上表面設有上微帶線層(31)，下微帶線層(21)和上微帶線層(31)分別設置一個終端開路的微帶線，該兩個終端開路的微帶線垂直分布于十字縫隙(221)的兩側；下微帶線層(21)還設有下層耦合微帶線(216)，上微帶線層(31)還設有上層耦合微帶線(316)，下層耦合微帶線(216)和上層耦合微帶線(316)通過耦合縫隙(222)形成定向耦合器，下層耦合微帶線(216)的兩端分別為天線輸入端口(214)和直通端口(215)，上層耦合微帶線(316)的兩端分別為耦合端口(314)和隔離端口(315)，天線輸入端口(214)與下微帶線層(21)中終端開路的微帶線相接、耦合端口(314)與上微帶線層(31)中終端開路的微帶線相接，下微帶線層(21)和上微帶線層(31)中信號有90°的相位差實現圓極化；第一泡沫層(4)的上表面設有第一圓形金屬貼片(41)、第二泡沫層(5)的上表面設有第二圓形金屬貼片(51)，第一圓形金屬貼片(41)和第二圓形金屬貼片(51)的圓心在一條垂直線上；

所述微帶饋電網絡(11)位于天線單元的第一介質層(2)下面的介質層(1)的下表面，對應于陣列天線單元的分布，微帶饋電同樣有三個圓環，最里面一圈的第一～六過孔(f1～f6)分別和第1～6天線單元的輸入端口(214)相連，中間一圈第七～十八過孔(f7～f18)分別和第7～18天線單元的輸入端口(214)相連，最外面一圈第十九～三十六過孔(f19～f36)分別和第19～36天線單元的輸入端口(214)相連；整個陣列天線單元的輸入端口(f0)位于饋電網絡的中心。

2.根據權利要求1所述的寬角度高增益北斗導航系統星載低剖面天線陣列，其特征在于，所述下微帶線層(21)和上微帶線層(31)分別設置一個終端開路的微帶線，該兩個終端開路的微帶線尺寸相同，其中下微帶線層(21)中終端開路的微帶線具體為：由第一微帶線(211)過渡到第二微帶線(212)，第二微帶線(212)末端對稱連接兩條終端開路的第三微帶線(213)；上微帶線層(31)中終端開路的微帶線具體為：由第四微帶線(311)過渡到第五微帶線(312)，第五微帶線(312)末端對稱連接兩條終端開路的第六微帶線(313)；所述第一微帶線(211)與直通端口(214)相接，第四微帶線(311)與耦合端口(314)相連。

3.根據權利要求2所述的寬角度高增益北斗導航系統星載低剖面天線陣列，其特征在于，所述第一微帶線(211)和第四微帶線(311)均為50Ω，第二微帶線(212)和第五微帶線(312)均為100Ω。

4.根據權利要求1所述的寬角度高增益北斗導航系統星載低剖面天線陣列，其特征在于，所述下層耦合微帶線(216)、上層耦合微帶線(316)以及耦合縫隙(222)的中心在一條垂直線上。

5.根據權利要求1所述的寬角度高增益北斗導航系統星載低剖面天線陣列，其特征在于，所述第一圓形金屬貼片(41)和第二圓形金屬貼片(51)的半徑R根據以下公式確定：

式中，R_equ為圓形金屬貼片的等效半徑，f_r為天線的諧振頻率，ε_r為介質的介電常數，h為介質的高度。