[發明專利]一種基于函數逼近理論的扇形波束天線單元

有效

• 申請號: 202210185457.9
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114597641B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 丁大維;李國威;楊利霞;黃志祥
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q19/30
• 代理公司: 北京一枝筆知識產權代理事務所(普通合伙) 11791
• 代理人: 汪二照

本發明公開了一種基于函數逼近理論的扇形波束天線單元，扇形波束天線單元由反射部和天線輻射部組成，其中，天線輻射部用于形成扇形波束，包括：第一介質基板die1，以及蝕刻在第一介質基板die1上的第一微帶八木天線模塊和第二微帶八木天線模塊，其中，第一微帶八木天線模塊和第二微帶八木天線模塊，交叉蝕刻于第一介質基板die1的兩面；反射部包括：金屬接地面以及覆蓋在金屬接地面上的第二介質基板die2；天線輻射部垂直設置于反射部的上表面，其中，天線輻射部的輻射面與第一介質基板die1平行；本發明具有結構簡單，易于加工，成本低，尺寸小，饋電網絡簡單，易于組陣，普通科研人員更容易掌握等特點，具有較好的應用前景。

技術領域

本發明涉及扇形波束天線設計領域，尤其涉及一種基于函數逼近理論的扇形波束天線單元。

背景技術

扇形波束天線是一種在特定角度內輻射能量盡可能均勻的天線。扇形波束天線在衛星通信、衛星組網和車載/艦載/機載相控陣雷達等領域得到廣泛應用。隨著無線通信技術和物聯網技術的發展，扇形波束天線在民用領域也逐漸得到廣泛關注，例如無線醫療設備、機場行李/商品射頻識別(RFID)系統、室內分布系統、基站和車輛/無人機防撞雷達系統等。因而，對扇形波束天線設計方法的研究具有重要的意義。

目前，實現扇形波束天線的設計方法主要有四種：天線陣列方向圖綜合方法(例如傅里葉變換法和伍德沃德綜合法等)、超材料天線設計方法、介質透鏡天線設計方法和介質加載天線單元設計方法。前三種設計方法均基于天線陣列方向圖綜合方法，具有共同的缺點：依賴優化算法，普通研發人員不易理解，難以掌握；需要大規模陣列來實現方向圖綜合，天線尺寸大，設計成本高，不易大規模推廣使用。此外，天線陣列方向圖綜合方法還有饋電網絡設計困難，饋電網絡復雜，T/R組件成本高昂和天線損耗較大等缺點；超材料天線設計方法還具有天線剖面尺寸大，超材料結構導致的插損大和相位誤差大等缺點。介質加載天線單元設計方法需要對加載介質的形狀進行優化，具有設計難度較大，加工成本高，天線體積大，不利于組陣等缺點。

發明內容

為了解決現有的技術問題，本發明的目的是提出一種基于函數逼近理論的扇形波束天線單元設計方法，通過函數逼近理論，將扇形波束方向圖的綜合轉化為如何選擇兩個子方向圖可實現方向圖函數誤差最小問題。

為了實現上述技術目的，本發明提供了一種基于函數逼近理論的扇形波束天線單元，扇形波束天線單元由反射部和天線輻射部組成，其中，

天線輻射部用于形成扇形波束，包括：第一介質基板die1，以及蝕刻在第一介質基板die1上的第一微帶八木天線模塊和第二微帶八木天線模塊，其中，第一微帶八木天線模塊和第二微帶八木天線模塊，交叉蝕刻于第一介質基板die1的兩面；

反射部包括：金屬接地面以及覆蓋在金屬接地面上的第二介質基板die2，其中，金屬接地面與地面平行設置，且間距為0；

天線輻射部垂直設置于反射部的上表面，其中，天線輻射部的輻射面與第一介質基板die1平行。

優選地，天線輻射部還包括蝕刻在第一介質基板die1上的第一輸入端口P1和第二輸入端口P2；

第一輸入端口P1與第一微帶八木天線模塊連接；

第二輸入端口P2與第二微帶八木天線模塊連接；

第一輸入端口P1與第二輸入端口P2的連線與第一介質基板die1垂直。

優選地，第一微帶八木天線模塊由第一引向器、第一反射器、第一半波偶極子天線單元組成，其中，第一引向器、第一反射器、第一半波偶極子天線單元之間相互平行設置，第一半波偶極子天線單元設置在第一引向器和第一反射器之間，第一輸入端口P1設置在第一半波偶極子天線單元之間；