[發(fā)明專利]基于混合饋電網(wǎng)絡(luò)的倒L形印刷振子天線陣列裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811418087.9
• 申請日: 2018-11-26
• 公開（公告）號(hào): CN109546356B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋立眾;毛瑋英;王靜;孫正鼐;薛敬宏
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）
• 主分類號(hào): H01Q21/06
• 分類號(hào): H01Q21/06;H01Q21/00
• 代理公司: 威海科星專利事務(wù)所 37202
• 代理人: 初姣姣

本發(fā)明涉及電磁場與微波技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種可用于飛行器遙控遙測、軍用移動(dòng)通信、雷達(dá)探測等無線電系統(tǒng)中的基于混合饋電網(wǎng)絡(luò)的倒L形印刷振子天線陣列裝置，其特征在于設(shè)有水平印刷振子輻射器、混合饋電網(wǎng)絡(luò)，其中水平印刷振子輻射器設(shè)置在水平印刷振子輻射器介質(zhì)基板上，混合饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)置在饋電用介質(zhì)基板上，水平印刷振子輻射器介質(zhì)基板與饋電用介質(zhì)基板之間設(shè)有間隙，水平印刷振子輻射器介質(zhì)基板與饋電用介質(zhì)基板之間經(jīng)金屬導(dǎo)電圓柱相連，金屬導(dǎo)電圓柱作為振子的垂直部分，金屬導(dǎo)電圓柱連接了水平印刷振子輻射器與混合饋電網(wǎng)絡(luò)。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及電磁場與微波技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種可用于飛行器遙控遙測、軍用移動(dòng)通信、雷達(dá)探測等無線電系統(tǒng)中的基于混合饋電網(wǎng)絡(luò)的倒L形印刷振子天線陣列裝置。

背景技術(shù)：

天現(xiàn)作為無線電通信系統(tǒng)中的傳感器裝置，發(fā)揮著不可替代的作用。在已飛行器作為載體的無線電系統(tǒng)，例如雷達(dá)、導(dǎo)航、空間通信、數(shù)據(jù)鏈、遙控遙測等系統(tǒng)中，要求天線的尺寸盡可能小，天線結(jié)構(gòu)盡量簡單，設(shè)計(jì)速度快。印刷天線陣列具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，成為目前應(yīng)用最為廣泛的天線形式之一。

對于點(diǎn)對點(diǎn)的通信，有時(shí)需要波束方向的控制，以便于低仰角或者全向性的需求，這時(shí)，需要多個(gè)天線單元按照一定的方式排列為天線陣列。在陣列天線中，影響整個(gè)陣列性能的主要有天線單元的數(shù)目、排放位置、激勵(lì)幅度以及相位。陣列天線的工作原理可以看成是電磁波的疊加。疊加不僅僅是電磁波振幅的疊加，也與電磁波的相位有關(guān)，因?yàn)閭€(gè)電磁波在傳播的時(shí)候互相之間存在相位差。電磁波的相位由三部分組成：初相位，時(shí)間相位，空間相位。對于陣列天線來說，當(dāng)發(fā)射天線和工作頻率給定后，電磁波的初相位就確定了，在電磁波同時(shí)傳播到某區(qū)域時(shí)，時(shí)間相位也是確定的，所以只有空間相位會(huì)發(fā)生改變。空間相位的不同是由各天線單元在陣列中位置的不同引起的，因?yàn)楦鲉卧椛涞碾姶挪▊鞯酵粋€(gè)區(qū)域時(shí)所經(jīng)過的路程不同，會(huì)產(chǎn)生波程差。正是由于空間相位的不同，才會(huì)導(dǎo)致電磁波在相遇時(shí)同相位疊加，反相位減弱，這樣就改變了單個(gè)天線的輻射場結(jié)構(gòu)。天線陣有多種幾何結(jié)構(gòu)，最流行的平面陣是矩形陣，其陣元中心處在一個(gè)矩形面內(nèi)。

饋源通過天線陣的饋電網(wǎng)絡(luò)給陣列中的各個(gè)單元進(jìn)行饋電，控制每個(gè)單元獲得的激勵(lì)振幅和相位來得到所需要的天線輻射特性。因此饋電網(wǎng)絡(luò)十分重要。對于饋電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)要求：損耗小、阻抗匹配、產(chǎn)生的輻射小、對單元的影響小等。微帶陣列天線的饋電網(wǎng)絡(luò)目前主要有串聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)、并聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)以及混合形式的饋電網(wǎng)絡(luò)。并聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)較為直接、簡單，可以獲得較寬的頻帶。然而對于陣元數(shù)目較多的微帶陣列來說，其總的饋線會(huì)很長，由饋線造成的電磁波的損耗就會(huì)很大，且空間利用沒有串聯(lián)饋電好。串聯(lián)饋電具有占用空間少、較為簡單、損耗小等優(yōu)點(diǎn)。但是由于是串聯(lián)形式，一旦發(fā)生相位偏差，相位偏差就會(huì)隨著饋線的積累變得很大，并且串聯(lián)諧振饋電的微帶陣列天線一般都是窄頻帶的。李偉、邱景輝、索瑩和鄧維波設(shè)計(jì)了一種新型Ku頻段全向天線，該天線由雙面輻射微帶陣列組成，通過串聯(lián)形式饋電，實(shí)現(xiàn)了全向中等增益輻射特性，該天線能夠滿足微波通信系統(tǒng)要求。馮理和李樹用串聯(lián)饋電方式設(shè)計(jì)了一種工作于5.8GHz低副瓣八元微帶天線陣，該天線易于制作，具有雙線極化、高增益、窄波束特性。

現(xiàn)代通信的發(fā)展對天線的小型化、低輪廓提出了越來越高的要求。天線小型化的一種方法是添加接地板,利用金屬導(dǎo)體的鏡像效應(yīng),

可使天線的尺寸減小一半。采用倒L或倒F結(jié)構(gòu)是天線小型化和低剖面設(shè)計(jì)的另一種行之有效的方法,由于在天線的上部作了彎折,使天線垂直元高度大大減小。倒L天線具有低剖面、小尺寸的幾何特性,輻射場又具有垂直和水平兩種極化,因此在工程中應(yīng)用十分廣泛。然而現(xiàn)有天線陣列裝置占空間大，不利于工程實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，提出了一種適合應(yīng)用于飛行器遙控遙測、無線通信和雷達(dá)等電子系統(tǒng)中，具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值的基于混合饋電網(wǎng)絡(luò)的倒L形印刷振子天線陣列裝置。

本發(fā)明可以通過以下措施達(dá)到：