[發明專利]一種緊湊型多波束天線陣列系統

有效

• 申請號: 201811056936.0
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109244679B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 楊清凌;吳健;高式昌;任曉飛;蘇海濱
• 申請（專利權）人: 中國電波傳播研究所（中國電子科技集團公司第二十二研究所）
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q25/00
• 代理公司: 青島博雅知識產權代理事務所(普通合伙) 37317
• 代理人: 封代臣

1.一種緊湊型多波束天線陣列系統，其特征在于：所述的系統包括四層介質基板，各層介質基板之間通過粘合薄膜粘合在一起，在底層介質基板的底面上布置8×8巴特勒矩陣多波束饋電網絡，該8×8巴特勒矩陣多波束饋電網絡包括8個信號輸入端口和8個信號輸出端口，在底層介質基板的頂面上布置蝕刻有8個耦合縫隙的地板層，8×8巴特勒矩陣多波束饋電網絡和地板層之間通過接地金屬化通孔相通，在底層介質基板之上的第二層介質基板的頂部布置180°移相器，8×8巴特勒矩陣多波束饋電網絡輸出的電磁信號分別通過地板層上的8個耦合縫隙輸送至180°移相器，地板層和180°移相器之間通過接地金屬化通孔相通，在第二層介質基板之上的第三層介質基板的頂部布置微帶天線，180°移相器的電磁信號通過微帶線耦合至微帶天線，在第三層介質基板之上的頂層介質基板的頂部布置寄生單元，由一個在下的微帶天線和一個在上的寄生單元構成一個天線單元，輸入微帶天線內的電磁信號由天線單元向外輻射，多個天線單元可以排布成天線單元陣列。

2.根據權利要求1所述的緊湊型多波束天線陣列系統，其特征在于：所述的8×8巴特勒矩陣多波束饋電網絡含有12個3dB定向耦合器和8個固定移相器，所述的8個固定移相器包括2個22.5°移相器、4個45°移相器和2個67.5°移相器。

3.根據權利要求2所述的緊湊型多波束天線陣列系統，其特征在于：所述3dB定向耦合器包括耦合圓環，在耦合圓環的輸出端口處串聯一個半波長傳輸線的同時還并聯一個半波長的彎折線，所述的耦合圓環由四段四分之一波長傳輸線連接而成，四分之一波長傳輸線的特征阻抗分別為40Ω和56 Ω，半波長傳輸線的特征阻抗優化值為93 Ω，半波長彎折線的特征阻抗優化值為67Ω。

4.根據權利要求2所述的緊湊型多波束天線陣列系統，其特征在于：所述22.5°移相器的參考移相結構，一個是一段傳輸線并聯一段八分之一波長的開路枝節和一段八分之一波長的短路枝節，另一個除了并聯一段八分之一波長的開路枝節和一段八分之一波長的短路枝節外，還串聯了一段彎折線；所述45°移相器和67.5°移相器均為一段傳輸線并聯一段八分之一波長的開路枝節和一段八分之一波長的短路枝節。

5.根據權利要求1所述的緊湊型多波束天線陣列系統，其特征在于：所述8×8巴特勒矩陣多波束饋電網絡的8個信號輸入端口在水平方向產生的相位差分別為45°、45°、-135°、-135°、135°、135°、-45°和?45°，在垂直方向產生的相位差分別為22.5°、-157.5°、112.5°、-67.5°、67.5°、-112.5°、157.5°和-22.5°。

6.根據權利要求1所述的緊湊型多波束天線陣列系統，其特征在于：在所述8×8巴特勒矩陣多波束饋電網絡的8個信號輸入端口中，4個為接地共面波導結構；8個信號輸出端口交錯排列；信號從同軸電纜輸入8×8巴特勒矩陣多波束饋電網絡后，經其中的接地共面波導流入到微帶線。

7.根據權利要求6所述的緊湊型多波束天線陣列系統，其特征在于：地板層的相鄰耦合縫隙相距半個自由空間波長，地板層上的四簇圓孔是8×8巴特勒矩陣多波束饋電網絡中接地共面波導的接地孔，各分散圓孔為8×8巴特勒矩陣多波束饋電網絡中各移相器的接地孔。

8.根據權利要求1所述的緊湊型多波束天線陣列系統，其特征在于：180°移相器由兩個90°移相器級聯而成，每個90°移相器的參考移相結構有兩個開路短路枝節，兩個開路短路枝節間通過一個半波長的傳輸線連接，信號經過開路傳輸線耦合至上層微帶天線。

9.根據權利要求1所述的緊湊型多波束天線陣列系統，其特征在于：天線單元的饋電方式為微帶線耦合饋電，相鄰天線單元之間相距半個自由空間波長，各天線單元按照2×4的方式排布成天線單元陣列。