變極化平板天線單元制造技術(shù)

本實用新型專利技術(shù)涉及一種變極化平板天線單元，由多層金屬層自上而下槽耦合而成；自上而下的最上層的金屬層為輻射貼片印制層，印制層表面印制輻射貼片；第二層為刻蝕耦合槽；第三層為微帶線饋線網(wǎng)絡(luò)層，其上設(shè)置有帶狀線饋線網(wǎng)絡(luò)；第四層為接地板，所述的第四層與第二、三層構(gòu)成帶線傳輸線。本實用新型專利技術(shù)給出的U形槽以“|”部分臂長作為調(diào)節(jié)變量，阻抗調(diào)配范圍明顯增大；采用雙端口饋電結(jié)構(gòu)，天線圓極化工作時，TM10、TM01簡并模式場分布具有很好的對稱性，圓極化正交隔離度高；采用帶狀線饋電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，既有效減少寄生輻射、背射，又不至于過多增加平板天線剖面厚度。（*該技術(shù)在2023年保護過期，可自由使用*）

Variable polarization flat panel antenna unit

The utility model relates to a polarization plate antenna unit, a multi-layer metal layer from top to bottom and slot coupling; the top metal layer from top to bottom for the radiation patch printed printed printed surface layer, layer second layer for etching the radiation patch; coupling slot; the third layer is the microstrip feeder network layer, which is provided with a feed network stripline; fourth layer fourth layer of the ground floor, and second, third layers of strip line. U groove of the utility model is given to \|\ part of the arm length as a variable impedance matching range increased significantly; the double feed structure, circular polarization antenna, field distribution TM10, degenerate TM01 model has good symmetry, circular polarization orthogonal high isolation; using stripline feed network the structure, can effectively reduce the parasitic radiation, backfire, but not too much to increase the flat antenna thickness profile.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
變極化平板天線單元
本專利技術(shù)涉及一種平板天線，尤其是一種寬帶、變極化槽耦合多層平板天線。
技術(shù)介紹
在平板天線性能改進措施中，各項指標(biāo)往往是相互制約的，例如采用高介電常數(shù)介質(zhì)基板是天線小型化的直接高效手段之一，然而ε r的升高又會導(dǎo)致天線輻射Q值升高，頻帶變窄。因此，設(shè)計天線時，要權(quán)衡各項指標(biāo)要求，認(rèn)真選取基板材料、天線結(jié)構(gòu)、貼片形狀、饋電方式等。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是:提出一種新型的寬帶、變極化槽耦合多層平板天線單元。本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案為:一種變極化平板天線單元，由多層金屬層自上而下槽耦合而成；自上而下的最上層的金屬層為輻射貼片印制層，印制層表面印制輻射貼片；第二層為刻蝕耦合槽；第三層為微帶線饋線網(wǎng)絡(luò)層，其上設(shè)置有帶狀線饋線網(wǎng)絡(luò)；第四層為接地板，所述的第四層與第二、三層構(gòu)成帶線傳輸線。本專利技術(shù)所述的天線單元通過帶線側(cè)饋或同軸探針底饋方式由饋電端口饋入的電磁波，經(jīng)帶線饋電網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)至帶線終端形成電壓最強處，沿線向源端λ/4磁場最強處由帶線上層接稱合槽磁稱合至天線單元，其中λ g為均勻介質(zhì)帶線內(nèi)介質(zhì)波長；天線福射貼片在兩端由于寬微帶線終端截斷效應(yīng)形成等效輻射縫，兩對對邊縫上切向電場分量可等效為兩對等幅同相磁流源向空間輻射，產(chǎn)生天線輻射場。本專利技術(shù)所述的第二層的耦合槽的開槽方式為刻蝕U形耦合槽；采用U形槽耦合饋電、多層板天線結(jié)構(gòu)，似于在電路理論中當(dāng)采用參差調(diào)諧的緊耦合回路時，頻帶將會展寬。第二層的耦合槽的開槽方式還可以是矩形槽、多邊形槽、線段槽、蝶形槽或啞鈴形槽。蝶形槽以每一個臂張角α為變量進行調(diào)配，啞鈴形槽以槽兩端圓半徑r進行調(diào)配，調(diào)節(jié)范圍均很大程度上受輻射貼片下方空間限制，而U形槽以“ I ”部分臂長作為調(diào)節(jié)變量，阻抗調(diào)配范圍明顯增大。本專利技術(shù)所述的平板天線單元采用雙端口饋電，當(dāng)一個饋電端口饋入微波能量，另一端口接匹配負(fù)載時，由貼片、接地板和基板組成的介質(zhì)諧振腔激勵起TMlO模，在貼片終端等效輻射縫以單一線極化向空間輻射微波能量，兩饋電口同時饋入微波能量，采用同一坐標(biāo)系，介質(zhì)諧振腔內(nèi)激勵起TM10、TM01簡并模式，控制兩端口饋電幅相關(guān)系；所述的天線單元可以分別實現(xiàn)左旋圓極化和右旋圓極化。采用單點饋實現(xiàn)圓極化，天線極化特性對輻射單元引入的附加不連續(xù)段尺寸、饋電點位置十分敏感，不宜于工程實現(xiàn)。而采用本專利技術(shù)雙端口饋電結(jié)構(gòu)，天線圓極化工作時，TM10、TMOl簡并模式場分布具有很好的對稱性，圓極化正交隔離度高。傳統(tǒng)微帶天線饋電網(wǎng)絡(luò)與輻射貼片印制在介質(zhì)板的同一層，這樣饋線會產(chǎn)生寄生輻射，這在Ku波段變得不容忽略。常見的減小微帶線寄生輻射的措施是將輻射貼片、微帶線饋線網(wǎng)絡(luò)印制在地板的兩側(cè)，這樣帶來了另一個弊端就是產(chǎn)生微帶線背射，一種改進的措施是在微帶線下放置反射板(或背腔)，由于反射板與微帶線網(wǎng)絡(luò)所在層的距離(或背腔厚度)一般為入乂么這無疑增加了平板天線的剖面尺寸。本專利技術(shù)采用帶狀線饋電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所述的輻射貼片印制層的輻射貼片為距形，既有效減少寄生輻射、背射，又不至于過多增加平板天線剖面厚度。本專利技術(shù)的有益效果是:本專利技術(shù)給出的U形槽以“ I ”部分臂長作為調(diào)節(jié)變量，阻抗調(diào)配范圍明顯增大；采用雙端口饋電結(jié)構(gòu)，天線圓極化工作時，ΤΜ10、TMOl簡并模式場分布具有很好的對稱性，圓極化正交隔離度高；采用帶狀線饋電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，既有效減少寄生輻射、背射，又不至于過多增加平板天線剖面厚度。【附圖說明】下面結(jié)合附圖和實施例對本專利技術(shù)進一步說明。圖1(a)~(b)是本專利技術(shù)多層槽耦合平板天線結(jié)構(gòu)示意圖；圖2(a)~(e)為槽耦合天線常見開槽形式；圖3(a)~(b)為開蝶形、啞鈴形槽多層槽耦合平板天線；圖4為槽耦合多層平板天線等效電路圖；圖5為貼片天線輻射場的坐標(biāo)系圖；圖6(a)為天線方向圖隨槽長變化曲線；(b)為天線輻射效率隨槽長變化曲線；圖7(a)為另一`種取值的天線方向圖隨槽長變化曲線；(b)為另一種取值的天線輻射效率隨槽長變化曲線；圖8 (a)為Sll隨U形槽末端枝節(jié)長度變化；(b)為S12隨U形槽末端枝節(jié)長度變化；圖9為天線方向圖隨開槽位置變化曲線。【具體實施方式】現(xiàn)在結(jié)合附圖和優(yōu)選實施例對本專利技術(shù)作進一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本專利技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本專利技術(shù)有關(guān)的構(gòu)成。如圖1所示的一種變極化平板天線單元，由多層金屬層自上而下槽耦合而成；自上而下的最上層的金屬層為輻射貼片印制層，印制層表面印制輻射貼片；第二層為刻蝕耦合槽；第三層為微帶線饋線網(wǎng)絡(luò)層，其上設(shè)置有帶狀線饋線網(wǎng)絡(luò)；第四層為接地板，所述的第四層與第二、三層構(gòu)成帶線傳輸線。本專利技術(shù)的耦合槽開槽方式除開簡單矩形槽外，可以有多種形式，如圖2(a)~(e)所示，圖3(a)和(b)所示的是開蝶形槽、啞鈴形槽。對于矩形微帶天線，貼片的長度L取值稍小于λ/2，可由下式確定:L = °-5；ls ~2AL== 2fr^~2AL⑴本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種變極化平板天線單元，其特征在于：由多層金屬層自上而下槽耦合而成；自上而下的最上層的金屬層為輻射貼片印制層，印制層表面印制輻射貼片；第二層為刻蝕耦合槽；第三層為微帶線饋線網(wǎng)絡(luò)層，其上設(shè)置有帶狀線饋線網(wǎng)絡(luò)；第四層為接地板，所述的第四層與第二、三層構(gòu)成帶線傳輸線。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種變極化平板天線單元，其特征在于:由多層金屬層自上而下槽耦合而成；自上而下的最上層的金屬層為輻射貼片印制層，印制層表面印制輻射貼片；第二層為刻蝕耦合槽；第三層為微帶線饋線網(wǎng)絡(luò)層，其上設(shè)置有帶狀線饋線網(wǎng)絡(luò)；第四層為接地板，所述的第四層與第二、三層構(gòu)成帶線傳輸線。2.如權(quán)利要求1所述的變極化平板天線單元，其特征在于:所述的第二層的耦合槽的開槽方式為刻蝕U形耦合槽。3.如權(quán)利要求1所述的變極化平板天線單元，其特征在于:所述的第二層的耦合槽的開槽方式還包括矩形槽、多邊形槽、線段槽、蝶形槽或啞鈴形槽。4.如權(quán)利要求1所述的變極化平板天線單元，其特征在于:所述的天線單元通過帶線側(cè)饋或同軸探針底饋方式由饋電端口饋入的電磁波，經(jīng)帶線饋電網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)至帶線終端形成電壓最強處，沿線向源端λ g/4磁場最強處由帶...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張厚，吳文洲，許冰，姜聿燾，許志永，程智峰，
申請(專利權(quán))人：中國人民解放軍空軍工程大學(xué)，
類型：實用新型
國別省市：