一種寬帶雙線極化錐削槽天線制造技術

本發明專利技術涉及一種寬帶雙線極化錐削槽天線，建立帶有無源振子且側邊傾斜的錐削槽輻射貼片；在此錐削槽天線指數線以及饋電微帶線的輪廓邊緣打一系列的金屬化過孔；并且，將兩個線極化錐削槽天線單元按照中間斷開的“T”字形結構排列，組成雙線極化天線。本發明專利技術具有寬帶寬波束的特性，可以消除寬帶寬角掃描時因諧振所帶來的駐波畸點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于天線
，涉及一種寬帶雙線極化錐削槽天線。
技術介紹
錐削槽天線是一種非諧振天線，具有寬頻帶，單向輻射，結構簡單，易于加工，重量輕，造價低等優點。1979年P.J.Gibson先生提出了指數線漸變的錐削槽天線(Vivaldi)天線，這種天線具有低副瓣，增益適中，波束寬度可調等優勢，這種天線從誕生以來就受到了廣泛關注，在衛星通信，探底雷達等微波領域有著廣泛的應用。目前寬帶雙極化錐削槽天線作為天線單元，主要應用在通信基站以及有源相控陣雷達上；微帶偶極子以及貼片天線也可以作為單元天線，但是錐削槽天線作為非頻變天線，具有更寬的阻抗帶寬以及方向圖帶寬，有著更廣闊的應用領域和更好的應用前景。常州吉赫射頻電子技術有限公司在專利“一種具有超寬帶雙極化特性的Vivaldi印刷天線”(公開號：CN203826551U)中，提出了一種將兩個微帶線耦合饋電的雙面印刷Vivaldi天線單元，十字交叉組成雙極化天線的方法；在指數漸變金屬貼片側翼加載了梳齒狀不等長度波紋，以改善阻抗帶寬；在天線輻射貼片尾翼同樣加載了梳齒狀扼流柵格，來減少后向輻射并提高了天線增益；這種做法雖然提高了天線增益，但是相應也使波束寬度變窄，當組成平面陣列，進行大角度相控掃描時，陣列增益將出現較大的下降。華東師范大學在專利申請“多頻段寬帶漸變槽線天線及正交雙極化寬帶漸變槽線天線”(公開號：CN105514588A)中，將具有漸變槽線結構的雙頻段中心天線部分，和具有雙槽線輻射結構的低頻段外圍天線部分形成一個整體，擴展了天線的帶寬；并且將兩片單元天線正交交叉方式，解決了介質基板厚度大于槽線寬度的沖突，且減小了兩種極化天線間的互耦影響；這種做法使兩種極化單元間互耦問題有了改善；但是沒有考慮當天線組成大型平面陣進行寬帶寬角掃描時，在某些頻點將產生諧振，駐波出現畸點，阻抗嚴重失配的問題。2012年8月《微波學報》公開的文獻《一種多功能寬帶雙極化相控陣天線研究》將指數漸變的錐削槽旋轉成體，形成雙極化天線；這種做法雖然減小了單元天線的輸入阻抗和互耦，但是也增加了單元天線的體積和重量，不適用星載彈載等對重量和體積要求嚴苛的環境。2004年3月《微波學報》公開的文獻《一種改進的V型漸變槽天線》將傳統V型漸變槽天線末端的突變改成漸變；這種做法通過減小天線末端的不連續性，抑制的表面波的傳播，有效地降低了天線的副瓣電平；但是V型漸變槽天線由于結構所限，波束寬度仍比較窄，不適合寬角度相控掃描。
技術實現思路
本專利技術提供一種錐削槽雙極化天線，具有寬帶寬波束的特性，并且可以消除寬帶寬角掃描時因諧振所帶來的駐波畸點。為了達到上述目的，本專利技術的技術方案是提供一種寬帶雙線極化錐削槽天線，其設有的單線極化錐削槽天線單元進一步包含：介質基板，由兩層印制板粘合而成；微帶饋線，位于所述介質基板的兩層印制板之間；錐削槽的金屬輻射貼片，分別位于所述介質基板的上下表面；其中任意一面金屬輻射貼片上，對稱地設有漸變曲線為指數線的錐削槽；在所述錐削槽的末端連接有圓形槽；所述錐削槽的側邊傾斜并與天線單元的寬邊形成夾角；在貼近天線單元寬邊的金屬輻射貼片兩側邊緣處，分別設有無源振子；一系列金屬化過孔，沿所述指數線以及微帶饋線的輪廓邊緣開設。優選地，所述寬帶雙線極化錐削槽天線中包含兩個單線極化錐削槽天線單元，其相互有間隔的垂直放置，排列成斷開的T字形結構，形成雙線極化天線。優選地，所述錐削槽的指數線的表達式為：y(x)＝a·eb·x其中，x為天線單元的寬度，y為天線單元的高度，a、b為系數。優選地，根據所述金屬輻射貼片的無源振子的寬度、高度，以及所述天線單元的寬度x、高度y及系數b，來影響輻射特性。優選地，所述微帶饋線的激勵端是50Ω的帶狀線，通過阻抗變換段連接扇形負載。優選地，根據所述圓形槽的半徑、扇形負載的半徑、阻抗變換段的微帶線寬度，來影響阻抗匹配。優選地，兩個單線極化錐削槽天線單元的寬邊中心的橫向間距，根據天線單元的寬邊長度與掃描角度來調節。優選地，所述單線極化錐削槽天線單元的工作頻帶為12GHz-19GHz。優選地，所述印制板的相對介電常數為3.5。本專利技術的優點在于：1.H面波束展寬的錐削槽天線首先設計了一種漸變曲線為指數線的錐削槽天線，指數線作為漸變曲線相比于直線或其他曲線具有更寬的寬帶。圓形槽與漸變指數線的錐削槽末端連接，帶有扇形負載的微帶線位于兩層印制板介質板中間，與槽線通過耦合產生電場，這是一種具有很寬帶寬的巴倫。激勵端是50Ω的帶狀線，方便和SMA等其他特性阻抗為50Ω的射頻連接器連接。本專利技術將本來與錐削槽寬邊垂直的側邊改成與寬邊傾斜一定的角度，并在左右邊緣處留出兩根無源振子。這樣做一方面展寬了錐削槽天線H面的波束寬度，另一方面改善了阻抗匹配。2.寬帶寬角掃描時駐波畸點的抑制。上述的單線極化錐削槽天線雖然展寬了帶寬，但是在組成雙極化平面陣進行寬帶寬角掃描時，由于介質與方形腔體之間有大片金屬的存在，介質區域構成諧振腔結構，某些頻點會諧振，產生駐波畸點，阻抗嚴重失配。本專利技術的解決方法是通過在天線饋電和輻射錐削槽的輪廓邊緣加金屬化過孔，減小諧振腔有效尺寸，從而將諧振頻率搬移到工作頻帶外部，消除了帶內因寬角掃描帶來的駐波畸點。3.高隔離度低交叉極化的雙線極化錐削槽天線常規將兩個錐削槽天線組成雙極化天線的方法，是在線極化天線寬邊中心線的上位置下分別開矩形槽，槽的寬度必須與介質基板厚度相等，兩個槽深度之和等于線極化長邊長度，組成“十”字形雙極化天線。這樣做有一些固有的缺點，其一是開槽位置剛好在錐削槽輻射方向上，破壞了天線自身結構，影響輻射特性與阻抗特性；其二是“十”字交叉的雙極化天線饋電點位置固定，組陣時對下面饋電網絡位置要求較高；其三是兩種極化饋電帶線之間距離較近，端口隔離度和極化純度都不是很理想。針對這些問題，本專利技術將兩個線極化錐削槽天線采用中間斷開的“T”字形放置，這種方法兩個相互垂直的線極化單元間沒有交叉，不需開槽，不破壞天線結構；且兩種極化天線寬邊中心的間距可以根據寬邊長度與掃描角度任意調節；相對于“十”字形的結構，中間斷開的“T”字形結構具有高隔離，低交叉極化，結構簡單饋電靈活方便的優點，同時具備寬帶寬角掃描的工程潛力。附圖說明圖1是單線極化錐削槽天線單元結構模型圖。圖2a～圖2d分別是雙線極化錐削槽天線結構模型的立體圖、側視圖、正視圖、俯視圖。圖3是雙線極化天線兩個端口的有源駐波曲線。圖4是雙線極化錐削槽天線兩端口間的隔離度示意圖。圖5a～圖5c是帶內三個頻點的H面歸一化增益方向圖。具體實施方式以下結合附圖對本專利技術的具體實施方式進行說明。圖1為單線極化錐削槽天線單元結構模型圖，配合參見圖2a～圖2d，該天線單元包含錐削槽的輻射貼片50、介質基板40、微帶饋線20(或稱饋電微帶線)三大部分。所述介質基板40由上下兩層印制板41、42粘合而成；在介質基板40的上下表面(即天線單元的兩面)分別為錐削槽的金屬輻射貼片50。任意一面金屬輻射貼片50上，左右對稱地設有漸變曲線為指數線11的錐削槽，指數線11的表達式為：y(x)＝a·eb·x(1)其中，x為天線單元的寬度，y為天線單元的高度，a、b為系數。圓形槽12連接在所述錐削槽的末端；帶有扇形負載21的微帶饋線20位于介質基板40的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種寬帶雙線極化錐削槽天線，其特征在于，設有單線極化錐削槽天線單元，其進一步包含：介質基板，由兩層印制板粘合而成；微帶饋線，位于所述介質基板的兩層印制板之間；錐削槽的金屬輻射貼片，分別位于所述介質基板的上下表面；其中任意一面金屬輻射貼片上，對稱地設有漸變曲線為指數線的錐削槽；在所述錐削槽的末端連接有圓形槽；所述錐削槽的側邊傾斜并與天線單元的寬邊形成夾角；在貼近天線單元寬邊的金屬輻射貼片兩側邊緣處，分別設有無源振子；一系列金屬化過孔，沿所述指數線以及微帶饋線的輪廓邊緣開設。

【技術特征摘要】
1.一種寬帶雙線極化錐削槽天線，其特征在于，設有單線極化錐削槽天線單元，其進一步包含：介質基板，由兩層印制板粘合而成；微帶饋線，位于所述介質基板的兩層印制板之間；錐削槽的金屬輻射貼片，分別位于所述介質基板的上下表面；其中任意一面金屬輻射貼片上，對稱地設有漸變曲線為指數線的錐削槽；在所述錐削槽的末端連接有圓形槽；所述錐削槽的側邊傾斜并與天線單元的寬邊形成夾角；在貼近天線單元寬邊的金屬輻射貼片兩側邊緣處，分別設有無源振子；一系列金屬化過孔，沿所述指數線以及微帶饋線的輪廓邊緣開設。2.如權利要求1所述的寬帶雙線極化錐削槽天線，其特征在于，所述寬帶雙線極化錐削槽天線中包含兩個單線極化錐削槽天線單元，其相互有間隔的垂直放置，排列成斷開的T字形結構，形成雙線極化天線。3.如權利要求1或2所述的寬帶雙線極化錐削槽天線，其特征在于，所述錐削槽的指數線的表達式為：y(x)＝a·eb·x其中，x為天線單元的寬度，y為天線單...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張寧，李欣，嚴繼軍，
申請(專利權)人：上海無線電設備研究所，
類型：發明
國別省市：上海;31