[發明專利]一種串饋微帶陣列天線

在審

• 申請號: 201611125126.7
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106785388A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 李霞;孫浩;胡衛東;高靜;侯艷茹;袁士濤
• 申請（專利權）人: 安徽四創電子股份有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q13/08;H01Q21/00
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙)34118
• 代理人: 王挺,柯凱敏

技術領域

本發明屬于天線技術領域，具體涉及可應用于毫米波雷達系統以及無線通信領域的一種串饋微帶陣列天線。

背景技術

天線作為通信系統中的一個重要的無線電設備，其性能的好壞將直接影響無線電設備的性能。隨著無線通信和雷達系統的不斷發展和完善，對天線性能提出了重量輕、體積小、制作簡單、易共形、寬頻帶和成本低等性能要求。微帶天線正是因為滿足了上述要求，從而深受人們關注，近年來的應用也越來越廣泛。然而，微帶天線的單元增益一般為6dBi～8dBi，因此常用由微帶貼片單元組成的微帶陣列天線來獲得更大的增益或實現特定的方向性。陣列天線可以實現單個天線所無法實現的復雜功能，具備更大的靈活性和更高的信號容量，并能顯著提高系統的性能。目前傳統的微帶天線通常采用圓形或矩形貼片開槽等方式來提高定向性，但是增益低、損耗大及功率小的問題仍無法得到解決。是否能夠研發出一種具備高增益、低副瓣和小型化的新型陣列天線結構，從而實現整體天線構造的高集成性及小型化需求，為本領域技術人員近年來所亟待解決的技術難題。

發明內容

本發明的其中一個目的為克服上述現有技術的不足，提供一種結構合理而實用的串饋微帶陣列天線，其兼具高增益、低副瓣和小型化的優點，可有效實現整體天線構造的高集成性及小型化需求。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種串饋微帶陣列天線，本陣列天線包括介質板以及以微帶面形式貼附于介質板一側板面處的貼片陣列天線，介質板另一側板面處覆設金屬地；其特征在于：垂直介質板板面而在介質板中段處貫穿設置供同軸饋電探針穿過的饋電通孔；陣列貼片單元由兩組沿饋電通孔軸線軸對稱設置的貼片單元構成，每組貼片單元包括六片沿介質板長度方向依次間隔布置且按切比雪夫25dB幅度加權分布的的微帶貼片；同組貼片單元處的相鄰兩片微帶貼片之間間距等于二分之一個波長，且各相鄰兩片微帶貼片之間通過三角漸變線狀的阻抗匹配段連接彼此；以每組貼片單元的靠近饋電通孔所在側為內側，每組貼片單元處各阻抗匹配段的三角箭頭指向方向均平行貼片單元布置方向且指向最外側微帶貼片處；同軸饋電探針與其中一組貼片單元上的相對最接近的微帶貼片間直連，而與另一組貼片單元上的相對最接近的微帶貼片間通過180°移相器連接彼此。

每組貼片單元的位于最外側的微帶貼片處設置金屬化短路孔。

所述同一個微帶貼片上的金屬化短路孔為三個且依序間隔均布，該金屬化短路孔的布置方向與貼片單元布置方向彼此垂直。

所述金屬化短路孔孔徑為0.5mm。

本陣列天線還包括環繞饋電通孔而周向等距布置的四個金屬化通孔。

所述介質板外形呈長方板狀，環繞介質板一圈金屬條；金屬條上垂直介質板而設置金屬化共地孔，各金屬化共地孔沿金屬條布置方向依次間隔均布。

金屬條寬度為1.5mm；金屬化共地孔孔徑為0.6mm。

所述微帶貼片為矩形貼片或U型貼片。

介質板所用材質為Rogers 4350板材，其介電常數為3.66，厚度為0.508mm。

本發明的有益效果在于：

1)、通過上述方案；一方面，本發明將微帶貼片采用串聯饋電的方式彼此連接，使得天線整體體積更小，損耗更低；另一方面，由于每組貼片單元均采用了切比雪夫25dB的幅度加權分布，使得天線得以可靠的實現其低副瓣的性能。此外的，由于采用了三角形漸變線狀的阻抗匹配段代替傳統的四分之一阻抗變換器來實現阻抗匹配，這也減小了阻抗變換器的不連續性帶來的反射波的影響，進一步提高了天線的性能。更具體而言，本發明通過采用十二個微帶貼片排列成線陣，十二個微帶貼片的尺寸根據電流幅度分配比確定其大小，且各個微帶貼片之間的間距約為1/2個介質波長，從而保證各貼片單元同相饋電。每個微帶貼片之間采用三角形漸變線狀的阻抗匹配段來實現阻抗匹配，可根據電流分布由饋電探針向左右兩側由強到弱；三角形的指向也由饋電兩側對稱指向外側處。此處的三角形漸變線狀，也即在自身呈現平面的三角狀的同時，該平面三角的兩側板面鼓出并形成弧面狀構造，且該弧面狀遵循了漸變線形分布。串饋微帶陣列天線采用同軸饋電探針的方式進行饋電，饋電點位于串饋陣列單元的中心位置，即饋電點左右各有一組貼片單元。為保證同軸饋電探針兩端電流方向的一致性，在同軸饋電探針輸出的一側加入了180°移相器，且整個串饋微帶陣列天線除饋電點一側加入了180°移相器以外，左右完全對稱，這樣可以減小它的輻射影響，從而進一步提升兩側的各組貼片單元的輻射方向圖的一致性。