[實(shí)用新型]一種寬角覆蓋低交叉極化電平天線輻射單元

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520448517.7
• 申請(qǐng)日: 2015-06-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204706631U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧青;叢友記;朱平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01Q1/38
• 分類(lèi)號(hào): H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q1/36;H01Q19/10
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種寬角覆蓋低交叉極化電平天線輻射單元設(shè)計(jì)技術(shù)。本實(shí)用新型用作相控陣天線的單元。

背景技術(shù)

相控陣天線單元應(yīng)具備寬角匹配、寬角掃描的特性。傳統(tǒng)的微帶巴倫饋電的印刷偶極子天線由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易加工成為首選，理論和實(shí)踐均證明了這一類(lèi)振子在E面會(huì)出現(xiàn)掃描盲點(diǎn)，一般采用加寄生桿的方法來(lái)消除掃描盲點(diǎn)，但是在大型相控陣?yán)走_(dá)中，寄生桿的數(shù)量龐大，導(dǎo)致安裝麻煩、重量大等缺點(diǎn)，而且H面的波束沒(méi)有得到展寬、匹配沒(méi)有得到改善，另外，該類(lèi)型天線的交叉極化電平較高。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型提出一種相控陣天線的寬角覆蓋低交叉極化電平天線輻射單元，該天線輻射單元為帶有寄生條帶的帶狀線饋電印刷偶極子形式，具有寬角掃描、寬角匹配、交叉極化電平低、加工簡(jiǎn)單、易于和饋電網(wǎng)絡(luò)集成等特點(diǎn)。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：本實(shí)用新型提出的寬角覆蓋低交叉極化電平天線輻射單元包括介質(zhì)基板部分，反射板部分，同軸連接器部分，印刷偶極子部分，印刷條帶部分和帶狀線巴倫部分。其中印刷偶極子和印刷條帶印制于介質(zhì)基板的上下表面；巴倫印制于介質(zhì)基板層中間以構(gòu)成帶狀線結(jié)構(gòu)；同軸連接器與巴倫的底部通過(guò)接觸的方式連接，作為饋電；反射板上面開(kāi)孔，同軸連接器穿過(guò)其中，使得介質(zhì)基板和同軸連接器分別位于反射板的兩側(cè)。天線輻射單元為雙層介質(zhì)基板、雙面輻射印刷振子結(jié)構(gòu)。在雙面輻射印刷偶極子兩側(cè)各引入豎直放置的印刷條帶，用來(lái)消除陣列E面掃描盲點(diǎn)；在雙面輻射印刷偶極子前部各引入兩條同樣長(zhǎng)度水平放置的印刷條帶，作為引向器以減小陣列H面的互耦；所有的寄生條帶與印刷振子共面，為雙面結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型天線輻射單元的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在下述幾個(gè)方面。

1、印刷偶極子兩側(cè)豎直放置的印刷條帶可以看作是平面反射板向上折起的等效，與角反射器的原理類(lèi)似，通過(guò)向上反射低仰角的電磁波達(dá)到壓縮波束寬度的目的，使電磁波盡可能向上方輻射，消除了E面的掃描盲角。

2、用兩側(cè)豎直放置的印刷條帶代替以往常用的寄生桿，使得整個(gè)天線的結(jié)構(gòu)區(qū)域簡(jiǎn)單、安裝得以簡(jiǎn)化。

3、印刷偶極子前部水平放置的印刷條帶用做波束引向的平面寄生單元，借此改善阻抗匹配，該寄生單元距離印刷振子約1/4?波長(zhǎng)，可以看作是一種引向結(jié)構(gòu)，由天線阻抗理論分析可知，它們與原有的偶極子及其鏡像產(chǎn)生互耦，可以有效地展寬帶寬、減小H面的互耦，提高了該方向的波束掃描特性。

4、印刷偶極子天線采用巴倫平衡饋電形式，通過(guò)2級(jí)阻抗變化，較好地起到阻抗匹配效果，拓展天線的工作帶寬。巴倫包括為一段帶狀線，一段1/4λg?開(kāi)路線和一段1/4λg?短路槽線。這種饋電結(jié)構(gòu)已證明具有寬帶特性，且具有平衡電流的作用。

5、相比于微帶線饋電形式，印刷偶極子天線的帶狀線饋電形式使得天線的交叉極化電平得到了有效地降低。

最終設(shè)計(jì)結(jié)果表明，本實(shí)用新型天線在20%的相對(duì)頻帶內(nèi)有源反射系數(shù)在掃描角范圍內(nèi)大多在2.0以下，主瓣位置的交叉極化電平小于-40dB。

附圖說(shuō)明

圖?1為本實(shí)用新型天線輻射單元的結(jié)構(gòu)全圖，其中1為介質(zhì)基板部分，2為反射板部分，3為同軸連接器部分。

圖?2為本實(shí)用新型天線輻射單元介質(zhì)基板部分上下表面層的俯視圖，其中4為印刷偶極子部分，5為印刷偶極子兩側(cè)的印刷條帶部分，6為印刷偶極子前側(cè)的印刷條帶部分。

圖?3為本實(shí)用新型天線輻射單元介質(zhì)基板部分中間層的俯視圖，其中7為帶狀線巴倫部分。

圖?4為本實(shí)用新型天線輻射單元組成9×9三角形排布陣列后中心單元有源反射系數(shù)曲線（不掃描狀態(tài)下）。

圖?5為本實(shí)用新型天線輻射單元組成9×9三角形排布陣列后中心單元有源反射系數(shù)曲線（方位掃描至50°）。

圖?6為本實(shí)用新型天線輻射單元組成9×9三角形排布陣列后中心單元有源反射系數(shù)曲線（俯仰掃描至60°）。

圖?7為本實(shí)用新型天線輻射單元組成9×9三角形排布陣列后中心頻點(diǎn)的方位面（E面）共極化與交叉極化方向圖。

圖?8為本實(shí)用新型天線輻射單元組成9×9三角形排布陣列后中心頻點(diǎn)的俯仰面（H面）共極化與交叉極化方向圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地描述。

參見(jiàn)圖1，一種寬角覆蓋低交叉極化電平天線輻射單元。整個(gè)天線輻射單元包括介質(zhì)基板部分1，反射板部分2，同軸連接器部分3。

如圖2所示，印刷偶極子部分4，印刷偶極子兩側(cè)的印刷條帶部分5，印刷偶極子前側(cè)的印刷條帶部分6。