[發明專利]一種全介質集成平面化超寬帶低剖面寬角掃描相控陣天線

有效

• 申請號: 202011404718.9
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112701494B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 屈世偉;周吻亮;夏明耀;楊仕文
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01Q21/06
• 分類號: H01Q21/06;H01Q1/38;H01Q9/28;H01Q1/50;H01Q1/48
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 陳一鑫

該發明公開了一種全介質集成平面化超寬帶低剖面寬角掃描相控陣天線，屬于雷達技術，天線工程技術領域。本發明包括最下層金屬地板，四層天線介質基板，連接天線介質基板的三層半固化片以及兩層起到寬角阻抗匹配的介質基板，額外的通過加載耦合貼片結構及短路探針，消除了天線帶內的共模諧振，實現了天線在超寬帶下的大角度掃描性能，并且由于是平面結構的多層PCB可模塊化制作的天線，擁有加工方便、結構簡單、易于組裝、易于集成共形與機械強度高等優點。并且無需設計復雜的饋電網絡。

技術領域

本發明屬于雷達技術，天線工程技術領域，具體涉及一種一種全介質集成平面化超寬帶低剖面寬角掃描相控陣天線，特別涉及低剖面、超寬帶、寬角掃描技術，適用于微波、毫米波等雷達和通信系統中。

背景技術

相控陣天線技術廣泛應用于各種雷達系統中，其具有可以進行快速的寬角掃描而不需要移動天線；自適應波束形成；多波束；分布式口徑；低雷達散射截面；隨著工作時間的延長整體工作性能變化小。使用相控陣天線的雷達系統能夠智能地實現大空域內的波束掃描，在設定的空域內獲取目標信息，快速靈活地改變天線波束和指向形狀，反應時間短、數據率高，能夠對整個空間內的各頻段電磁波進行發送和接收，對多個目標實現搜索、跟蹤、捕獲、識別等任務的精確完成。

隨著雷達觀測目標種類的增多以及近十年來無線通信的快速發展，對相控陣天線的要求也越來越高，超寬帶相控陣天線技術正是在這種需求下快速發展起來的。超寬帶相控陣覆蓋著較寬的工作頻段，可以很好的滿足不同應用頻段的相控陣雷達或無線通信系統的工作需求。

現在廣泛使用的漸變開槽天線形式等天線可以覆蓋超寬帶的工作頻帶，但其交叉極化較差，天線剖面高度高，占用空間大，因此難以進行集成化及共面化設計。

本發明正是針對相控陣天線技術的超寬帶寬角掃描以及低剖面化技術而提出。

發明內容

本發明的目的在于：針對上述關鍵問題,提出一種全介質集成平面化超寬帶低剖面寬角掃描相控陣天線。其解決了現有相控陣天線陣列重量過大、剖面較高、交叉極化性能較差及難以集成化的問題。

本發明采用一種全介質集成平面化超寬帶低剖面寬角掃描相控陣天線，其結構包括最下層金屬地板，四層天線介質基板，連接天線介質基板的三層半固化片以及兩層起到寬角阻抗匹配的介質基板。

技術方案為一種全介質集成平面化超寬帶低剖面寬角掃描相控陣天線，該相控陣天線由陣列排布的基本單元組成，各基本單元由如下結構組成：位于最下層的金屬地板107，金屬地板107上依次堆疊第四天線介質基板106、第三天線介質基板105、第二天線介質基板104、第一天線介質基板103、第二寬角阻抗匹配介質基板102、第一寬角阻抗匹配介質基板101，所述第四天線介質基板106、第三天線介質基板105、第二天線介質基板104、第一天線介質基板103兩兩之間采用半固化片連接；所述第一天線介質基板103的上表面設置兩條偶極子臂分別為第一偶極子臂和第二偶極子臂，第一天線介質基板103的下表面設置兩條矩形耦合貼片；所述第一偶極子臂和第二偶極子臂均為等腰梯形貼片，且兩者頂邊和高相等，但第一偶極子臂的底邊長于第二偶極子臂；所述的兩條矩形耦合貼片分別對應位于第一偶極子臂和第二偶極子臂底邊的下方，邊緣與第一天線介質基板103的邊緣齊平；第一偶極子臂的頂部通過金屬柱與金屬地板107連接，位于第一偶極子臂對應下方的矩形耦合貼片通過金屬化過孔與金屬地板107連接；所述金屬地板中固定饋電同軸接頭112，饋電同軸接頭112的內芯穿過第四到第一天線介質基板與第二偶極子臂的頂部連接；所述第二寬角阻抗匹配介質基板102與第一天線介質基板103之間設有空氣間隙，該空氣間隙采用泡沫填充；

所述相控陣天線中相鄰基本單元的相鄰矩形貼片連接為一個整體貼片。