一種低剖面寬帶介質(zhì)背腔四輻射器天線單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于微波天線技術(shù)，涉及對寬帶介質(zhì)背腔四輻射器天線單元的改進(jìn)。它包括輻射介質(zhì)板(1)、微帶饋電介質(zhì)板(2)和四等分功分器，其特征在于：用介質(zhì)背腔代替了金屬背腔。從而減小了體積和重量，減小了饋電損耗，提高了整體集成性，降低了成本。
【專利說明】一種低剖面寬帶介質(zhì)背腔四輻射器天線單元
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微波天線技術(shù)，涉及對寬帶介質(zhì)背腔四輻射器天線單元的改進(jìn)。
【背景技術(shù)】
[0002]相控陣體制尤其是有源相控陣體制，使得雷達(dá)具有靈活的電子掃描、先進(jìn)的功率管理和信號處理技術(shù)能力，帶來了很多卓越的性能。與普通機(jī)載機(jī)械掃描火控雷達(dá)相比，機(jī)載有源相控陣火控雷達(dá)不僅在作用距離、抗干擾能力、可靠性和天線隱身設(shè)計等方面的性能大大提高，還具備了實現(xiàn)同時多功能和真正意義上的多目標(biāo)攻擊等能力。振子天線和螺旋天線已成功被用于相控陣系統(tǒng)中，但是上述天線具有較高的剖面，導(dǎo)致體積和重量大，限制了其在機(jī)載有源相控陣中的應(yīng)用。金屬背腔天線是一種寬帶低剖面的天線，目前的一種金屬背腔四輻射器天線單元的結(jié)構(gòu)參見圖1至圖3，它由輻射介質(zhì)板1、微帶饋電介質(zhì)板2、金屬板3和四等分功分器組成。在輻射介質(zhì)板I的上表面有四個正方形的成矩形排列的輻射貼片13，在微帶饋電介質(zhì)板2的上表面有四條微帶線12，每條微帶線的一端與一個輻射貼片13形成饋電耦合，每條微帶線的另一端與一個第一金屬化孔11的上端形成電連接。輻射介質(zhì)板I的下表面與微帶饋電介質(zhì)板2的上表面粘接為整體。在金屬板3的上表面上有四個空氣背腔14，每個空氣背腔14的位置與輻射貼片13的位置對應(yīng)，每個空氣背腔14是一個水平截面為矩形的凹槽。所說的四等分功分器由功分器上介質(zhì)板4、功分器下介質(zhì)板5和SMA同軸連接器7組成。在功分器上介質(zhì)板4的上表面粘貼著由覆銅箔構(gòu)成的上屏蔽板15，在功分器上介質(zhì)板4的下表面上粘有帶狀線中心導(dǎo)帶8，帶狀線中心導(dǎo)帶8有四個輸出端和一個輸入端。在功分器上介質(zhì)板4上有4個第二金屬化孔9,每個第二金屬化孔9的位置與一個帶狀線中心導(dǎo)帶輸出端的位置對應(yīng)，每個第二金屬化孔9的下端與所對應(yīng)的帶狀線中心導(dǎo)帶輸出端形成電連接，每個第二金屬化孔9的上端與上屏蔽板15保持絕緣。功分器下介質(zhì)板5的下表面粘貼著由覆銅箔構(gòu)成的下屏蔽板6，在功分器下介質(zhì)板5的下表面、與帶狀線中心導(dǎo)帶輸入端對應(yīng)的位置固定著SMA同軸連接器7，在功分器下介質(zhì)板5上有第三金屬化孔17，第三金屬化孔17的下端與SMA同軸連接器7的內(nèi)導(dǎo)體形成電連接，第三金屬化孔17的上端與帶狀線中心導(dǎo)帶的輸入端形成電連接，SMA同軸連接器7的外導(dǎo)體與下屏蔽板6形成電連接，功分器上介質(zhì)板4的下表面和功分器下介質(zhì)板5的上表面粘接為整體。金屬板3位于微帶饋電介質(zhì)板2的下表面和功分器上介質(zhì)板4的上表面之間并且粘接為整體，在金屬板3上有4個同軸線安裝孔，每個同軸線安裝孔的位置與一個第一金屬化孔11和第二金屬化孔9的位置對應(yīng)，在每個同軸線安裝孔內(nèi)安裝有同軸線10，同軸線10內(nèi)導(dǎo)體的上端與第一金屬化孔11的下端形成電連接，同軸線10內(nèi)導(dǎo)體的下端與第二金屬化孔9的上端形成電連接。
[0003]其工作原理是:輸入功率由SMA同軸連接器7接入，經(jīng)四等分功分器等分輸送到四條微帶線12，四條微帶線12通過背腔對輻射貼片13耦合饋電向外輻射能量。
[0004]其缺點(diǎn)是:第一、體積和重量大。由于金屬背腔本身具有較高的縱向剖面，增大了天線單元的體積和重量；第二、饋電損耗大。由于微帶線12與帶狀線中心導(dǎo)帶8的連接需要貫穿整個金屬板3，使得同軸線10的長度增大，增加了饋電損耗；第三、整體集成性差。同軸線10與第一金屬化孔11和第二金屬化孔9的連接處需要使用同軸插接件，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，進(jìn)一步增加了體積和重量，提高了成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是:提出一種體積和重量小、饋電損耗小、整體集成性好的寬帶介質(zhì)背腔四輻射器天線單元。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種低剖面寬帶介質(zhì)背腔四輻射器天線單元，它包括輻射介質(zhì)板1、微帶饋電介質(zhì)板2和四等分功分器；在輻射介質(zhì)板I的上表面有四個正方形的成矩形排列的輻射貼片13，在微帶饋電介質(zhì)板2的上表面有四條微帶線12，每條微帶線的一端與一個輻射貼片13形成饋電耦合，每條微帶線的另一端與一個第一金屬化孔11的上端形成電連接，輻射介質(zhì)板I的下表面與微帶饋電介質(zhì)板2的上表面粘接為整體；所說的四功分器由功分器上介質(zhì)板4、功分器下介質(zhì)板5和SMA同軸連接器7組成；在功分器上介質(zhì)板4的上表面粘貼著由覆銅箔構(gòu)成的上屏蔽板15，在功分器上介質(zhì)板4的下表面上粘有帶狀線中心導(dǎo)帶8，帶狀線中心導(dǎo)帶8有四個輸出端和一個輸入端，在功分器上介質(zhì)板4上有4個第二金屬化孔9，每個第二金屬化孔9的位置與一個帶狀線中心導(dǎo)帶輸出端的位置對應(yīng)，每個第二金屬化孔9的下端與所對應(yīng)的帶狀線中心導(dǎo)帶輸出端形成電連接，每個第二金屬化孔9的上端與上屏蔽板15保持絕緣，功分器下介質(zhì)板5的下表面粘貼著由覆銅箔構(gòu)成的下屏蔽板6，在功分器下介質(zhì)板5的下表面、與帶狀線中心導(dǎo)帶輸入端對應(yīng)的位置固定著SMA同軸連接器7，在功分器下介質(zhì)板5上有第三金屬化孔17，第三金屬化孔17的下端與SMA同軸連接器7的內(nèi)導(dǎo)體形成電連接，第三金屬化孔17的上端與帶狀線中心導(dǎo)帶的輸入端形成電連接，SMA同軸連接器7的外導(dǎo)體與下屏蔽板6形成電連接，功分器上介質(zhì)板4的下表面和功分器下介質(zhì)板5的上表面粘接為整體；其特征在于:微帶饋電介質(zhì)板2的下表面與功分器上介質(zhì)板4的上表面粘接為整體；每個第二金屬化孔9的位置與一個第一金屬化孔11的位置對應(yīng)，每個第二金屬化孔9的上端與所對應(yīng)的第一金屬化孔11的下端形成電連接；在功分器上有四個介質(zhì)背腔，每個介質(zhì)背腔的位置與輻射貼片13的位置對應(yīng)，每個介質(zhì)背腔由一組貫通上介質(zhì)板4和下介質(zhì)板5的第四金屬化孔16圍成，所圍成的水平截面圖形為長圓形或矩形，該圖形的垂直中心線與輻射貼片13的垂直中心線共線，第四金屬化孔16的上端與上屏蔽板15形成電連接，第四金屬化孔16的下端與下屏蔽板6形成電連接；當(dāng)介質(zhì)背腔的水平截面圖形為長圓形時，所有第四金屬化孔16的內(nèi)切長圓形的寬度W= (0.8?1.2) a，所有第四金屬化孔16的內(nèi)切矩形的長度si= (0.8?1.5) a，a為輻射貼片13的邊長；當(dāng)介質(zhì)背腔的水平截面圖形為矩形時，所有第四金屬化孔16的內(nèi)切長圓形的寬度為w，所有第四金屬化孔16的內(nèi)切矩形的長度s2=(l?2)a。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:第一、體積和重量小。介質(zhì)背腔替代了金屬背腔，天線單元的重量減輕了，介質(zhì)背腔位于四等分功分器的介質(zhì)板4和下介質(zhì)板5內(nèi)，降低了天線單元的剖面。第二、饋電損耗小。由于省略了同軸線10，因此饋電損耗大大減少。第三、整體集成性好。由于省略了同軸線10和插接件，簡化了結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步減少了體積和重量，降低了成本。
【專利附圖】

【附圖說明】[0008]圖1是目前的一種金屬背腔四輻射器天線單元的結(jié)構(gòu)示意圖，它是輻射介質(zhì)板I的俯視圖。為了顯示不同介質(zhì)層的結(jié)構(gòu)，此圖對各介質(zhì)層做了透視處理。
[0009]圖2是圖1中1-1剖面的剖視圖，該剖面為垂直剖面。
[0010]圖3是圖1中I1-1I剖面的剖視圖。
[0011]圖4是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，它是輻射介質(zhì)板I的俯視圖。為了顯示不同介質(zhì)層的結(jié)構(gòu)，此圖對各介質(zhì)層做了透視處理。
[0012]圖5是圖4中II1-1II剖面的剖視圖，該剖面為垂直剖面。
[0013]圖6是圖4中IV -1V剖面的剖視圖。
【具體實施方式】
[0014]下面對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見圖4至圖6，一種低剖面寬帶介質(zhì)背腔四輻射器天線單元，它包括輻射介質(zhì)板1、微帶饋電介質(zhì)板2和四等分功分器；在輻射介質(zhì)板I的上表面有四個正方形的成矩形排列的輻射貼片13，在微帶饋電介質(zhì)板2的上表面有四條微帶線12，每條微帶線的一端與一個輻射貼片13形成饋電耦合，每條微帶線的另一端與一個第一金屬化孔11的上端形成電連接，輻射介質(zhì)板I的下表面與微帶饋電介質(zhì)板2的上表面粘接為整體；所說的四等分功分器由功分器上介質(zhì)板4、功分器下介質(zhì)板5和SMA同軸連接器7組成；在功分器上介質(zhì)板4的上表面粘貼著由覆銅箔構(gòu)成的上屏蔽板15，在功分器上介質(zhì)板4的下表面上粘有帶狀線中心導(dǎo)帶8，帶狀線中心導(dǎo)帶8有四個輸出端和一個輸入端，在功分器上介質(zhì)板4上有4個第二金屬化孔9，每個第二金屬化孔9的位置與一個帶狀線中心導(dǎo)帶輸出端的位置對應(yīng)，每個第二金屬化孔9的下端與所對應(yīng)的帶狀線中心導(dǎo)帶輸出端形成電連接，每個第二金屬化孔9的上端與上屏蔽板15保持絕緣，功分器下介質(zhì)板5的下表面粘貼著由覆銅箔構(gòu)成的下屏蔽板6，在功分器下介質(zhì)板5的下表面、與帶狀線中心導(dǎo)帶輸入端對應(yīng)的位置固定著SMA同軸連接器7，在功分器下介質(zhì)板5上有第三金屬化孔17，第三金屬化孔17的下端與SMA同軸連接器7的內(nèi)導(dǎo)體形成電連接，第三金屬化孔17的上端與帶狀線中心導(dǎo)帶的輸入端形成電連接，SMA同軸連接器7的外導(dǎo)體與下屏蔽板6形成電連接，功分器上介質(zhì)板4的下表面和功分器下介質(zhì)板5的上表面粘接為整體；其特征在于:微帶饋電介質(zhì)板2的下表面與功分器上介質(zhì)板4的上表面粘接為整體；每個第二金屬化孔9的位置與一個第一金屬化孔11的位置對應(yīng)，每個第二金屬化孔9的上端與所對應(yīng)的第一金屬化孔11的下端形成電連接；在功分器上有四個介質(zhì)背腔，每個介質(zhì)背腔的位置與輻射貼片13的位置對應(yīng)，每個介質(zhì)背腔由一組貫通上介質(zhì)板4和下介質(zhì)板5的第四金屬化孔16圍成，所圍成的水平截面圖形為長圓形或矩形，該圖形的垂直中心線與輻射貼片13的垂直中心線共線，第四金屬化孔16的上端與上屏蔽板15形成電連接，第四金屬化孔16的下端與下屏蔽板6形成電連接；當(dāng)介質(zhì)背腔的水平截面圖形為長圓形時，所有第四金屬化孔16的內(nèi)切長圓形的寬度w=(0.8?1.2)a，所有第四金屬化孔16的內(nèi)切矩形的長度Si= (0.8?1.5) a，a為輻射貼片13的邊長；當(dāng)介質(zhì)背腔的水平截面圖形為矩形時，所有第四金屬化孔16的內(nèi)切長圓形的寬度為W，所有第四金屬化孔16的內(nèi)切矩形的長度s2=(l?2) a。
[0015]本發(fā)明的工作原理是:微帶線12通過介質(zhì)背腔對輻射貼片13耦合饋電產(chǎn)生輻射，大的介電常數(shù)產(chǎn)生較強(qiáng)的耦合，天線由小體積的介質(zhì)腔即可獲得強(qiáng)耦合。[0016]下表給出本發(fā)明3個實施例的主要參數(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種低剖面寬帶介質(zhì)背腔四輻射器天線單元，它包括輻射介質(zhì)板(I)、微帶饋電介質(zhì)板(2)和四等分功分器；在輻射介質(zhì)板(I)的上表面有四個正方形的成矩形排列的輻射貼片(13)，在微帶饋電介質(zhì)板(2)的上表面有四條微帶線(12)，每條微帶線的一端與一個輻射貼片(13)形成饋電耦合，每條微帶線的另一端與一個第一金屬化孔(11)的上端形成電連接，輻射介質(zhì)板(I)的下表面與微帶饋電介質(zhì)板(2)的上表面粘接為整體；所說的四等分功分器由功分器上介質(zhì)板(4)、功分器下介質(zhì)板(5)和SMA同軸連接器(7)組成；在功分器上介質(zhì)板(4)的上表面粘貼著由覆銅箔構(gòu)成的上屏蔽板(15)，在功分器上介質(zhì)板(4)的下表面上粘有帶狀線中心導(dǎo)帶(8)，帶狀線中心導(dǎo)帶(8)有四個輸出端和一個輸入端，在功分器上介質(zhì)板(4)上有4個第二金屬化孔(9)，每個第二金屬化孔(9)的位置與一個帶狀線中心導(dǎo)帶輸出端的位置對應(yīng)，每個第二金屬化孔(9)的下端與所對應(yīng)的帶狀線中心導(dǎo)帶輸出端形成電連接，每個第二金屬化孔(9)的上端與上屏蔽板(15)保持絕緣，功分器下介質(zhì)板(5)的下表面粘貼著由覆銅箔構(gòu)成的下屏蔽板(6)，在功分器下介質(zhì)板(5)的下表面、與帶狀線中心導(dǎo)帶輸入端對應(yīng)的位置固定著SMA同軸連接器(7)，在功分器下介質(zhì)板(5)上有第三金屬化孔(17)，第三金屬化孔(17)的下端與SMA同軸連接器(7)的內(nèi)導(dǎo)體形成電連接，第三金屬化孔(17)的上端與帶狀線中心導(dǎo)帶的輸入端形成電連接，SMA同軸連接器(7)的外導(dǎo)體與下屏蔽板(6)形成電連接，功分器上介質(zhì)板(4)的下表面和功分器下介質(zhì)板(5) 的上表面粘接為整體；其特征在于:微帶饋電介質(zhì)板(2)的下表面與功分器上介質(zhì)板(4)的上表面粘接為整體；每個第二金屬化孔(9)的位置與一個第一金屬化孔(11)的位置對應(yīng)，每個第二金屬化孔(9)的上端與所對應(yīng)的第一金屬化孔(11)的下端形成電連接；在功分器上有四個介質(zhì)背腔，每個介質(zhì)背腔的位置與輻射貼片(13)的位置對應(yīng)，每個介質(zhì)背腔由一組貫通上介質(zhì)板(4)和下介質(zhì)板(5)的第四金屬化孔(16)圍成，所圍成的水平截面圖形為長圓形或矩形，該圖形的垂直中心線與輻射貼片(13)的垂直中心線共線，第四金屬化孔(16)的上端與上屏蔽板(15)形成電連接，第四金屬化孔(16)的下端與下屏蔽板(6)形成電連接；當(dāng)介質(zhì)背腔的水平截面圖形為長圓形時，所有第四金屬化孔(16)的內(nèi)切長圓形的寬度w=(0.8~1.2)a，所有第四金屬化孔(16)的內(nèi)切矩形的長度si= (0.8~1.5)a，a為輻射貼片(13)的邊長；當(dāng)介質(zhì)背腔的水平截面圖形為矩形時，所有第四金屬化孔(16)的內(nèi)切長圓形的寬度為w，所有第四金屬化孔(16)的內(nèi)切矩形的長度s2=(l~2)a。
【文檔編號】H01P5/12GK103904423SQ201210583788
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】張兆成, 孫丹, 周丹晨 申請人:中國航空工業(yè)第六○七研究所