一種寬角覆蓋低交叉極化電平天線輻射單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種寬角覆蓋低交叉極化電平天線輻射單元設(shè)計(jì)技術(shù)。本實(shí)用新型用作相控陣天線的單元。
【背景技術(shù)】
[0002]相控陣天線單元應(yīng)具備寬角匹配、寬角掃描的特性。傳統(tǒng)的微帶巴倫饋電的印刷偶極子天線由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易加工成為首選，理論和實(shí)踐均證明了這一類振子在E面會(huì)出現(xiàn)掃描盲點(diǎn)，一般采用加寄生桿的方法來(lái)消除掃描盲點(diǎn)，但是在大型相控陣?yán)走_(dá)中，寄生桿的數(shù)量龐大，導(dǎo)致安裝麻煩、重量大等缺點(diǎn)，而且H面的波束沒有得到展寬、匹配沒有得到改善，另外，該類型天線的交叉極化電平較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型提出一種相控陣天線的寬角覆蓋低交叉極化電平天線輻射單元，該天線輻射單元為帶有寄生條帶的帶狀線饋電印刷偶極子形式，具有寬角掃描、寬角匹配、交叉極化電平低、加工簡(jiǎn)單、易于和饋電網(wǎng)絡(luò)集成等特點(diǎn)。
[0004]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:本實(shí)用新型提出的寬角覆蓋低交叉極化電平天線輻射單元包括介質(zhì)基板部分，反射板部分，同軸連接器部分，印刷偶極子部分，印刷條帶部分和帶狀線巴倫部分。其中印刷偶極子和印刷條帶印制于介質(zhì)基板的上下表面；巴倫印制于介質(zhì)基板層中間以構(gòu)成帶狀線結(jié)構(gòu)；同軸連接器與巴倫的底部通過(guò)接觸的方式連接，作為饋電；反射板上面開孔，同軸連接器穿過(guò)其中，使得介質(zhì)基板和同軸連接器分別位于反射板的兩側(cè)。天線福射單元為雙層介質(zhì)基板、雙面福射印刷振子結(jié)構(gòu)。在雙面福射印刷偶極子兩側(cè)各引入豎直放置的印刷條帶，用來(lái)消除陣列E面掃描盲點(diǎn)；在雙面輻射印刷偶極子前部各引入兩條同樣長(zhǎng)度水平放置的印刷條帶，作為引向器以減小陣列H面的互耦；所有的寄生條帶與印刷振子共面，為雙面結(jié)構(gòu)。
[0005]本實(shí)用新型天線輻射單元的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在下述幾個(gè)方面。
[0006]1、印刷偶極子兩側(cè)豎直放置的印刷條帶可以看作是平面反射板向上折起的等效，與角反射器的原理類似，通過(guò)向上反射低仰角的電磁波達(dá)到壓縮波束寬度的目的，使電磁波盡可能向上方輻射，消除了 E面的掃描盲角。
[0007]2、用兩側(cè)豎直放置的印刷條帶代替以往常用的寄生桿，使得整個(gè)天線的結(jié)構(gòu)區(qū)域簡(jiǎn)單、安裝得以簡(jiǎn)化。
[0008]3、印刷偶極子前部水平放置的印刷條帶用做波束引向的平面寄生單元，借此改善阻抗匹配，該寄生單元距離印刷振子約1/4波長(zhǎng)，可以看作是一種引向結(jié)構(gòu)，由天線阻抗理論分析可知，它們與原有的偶極子及其鏡像產(chǎn)生互耦，可以有效地展寬帶寬、減小H面的互耦，提高了該方向的波束掃描特性。
[0009]4、印刷偶極子天線采用巴倫平衡饋電形式，通過(guò)2級(jí)阻抗變化，較好地起到阻抗匹配效果，拓展天線的工作帶寬。巴倫包括為一段帶狀線，一段1/4 Ag開路線和一段1/4 Ag短路槽線。這種饋電結(jié)構(gòu)已證明具有寬帶特性，且具有平衡電流的作用。
[0010]5、相比于微帶線饋電形式，印刷偶極子天線的帶狀線饋電形式使得天線的交叉極化電平得到了有效地降低。
[0011]最終設(shè)計(jì)結(jié)果表明，本實(shí)用新型天線在20%的相對(duì)頻帶內(nèi)有源反射系數(shù)在掃描角范圍內(nèi)大多在2.0以下，主瓣位置的交叉極化電平小于-40dB。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型天線輻射單元的結(jié)構(gòu)全圖，其中I為介質(zhì)基板部分，2為反射板部分，3為同軸連接器部分。
[0013]圖2為本實(shí)用新型天線輻射單元介質(zhì)基板部分上下表面層的俯視圖，其中4為印刷偶極子部分，5為印刷偶極子兩側(cè)的印刷條帶部分，6為印刷偶極子前側(cè)的印刷條帶部分。
[0014]圖3為本實(shí)用新型天線輻射單元介質(zhì)基板部分中間層的俯視圖，其中7為帶狀線巴倫部分。
[0015]圖4為本實(shí)用新型天線輻射單元組成9X9三角形排布陣列后中心單元有源反射系數(shù)曲線(不掃描狀態(tài)下)。
[0016]圖5為本實(shí)用新型天線輻射單元組成9X9三角形排布陣列后中心單元有源反射系數(shù)曲線(方位掃描至50° )。
[0017]圖6為本實(shí)用新型天線輻射單元組成9X9三角形排布陣列后中心單元有源反射系數(shù)曲線(俯仰掃描至60° )。
[0018]圖7為本實(shí)用新型天線輻射單元組成9X9三角形排布陣列后中心頻點(diǎn)的方位面(E面)共極化與交叉極化方向圖。
[0019]圖8為本實(shí)用新型天線輻射單元組成9X9三角形排布陣列后中心頻點(diǎn)的俯仰面(H面)共極化與交叉極化方向圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地描述。
[0021]參見圖1，一種寬角覆蓋低交叉極化電平天線輻射單元。整個(gè)天線輻射單元包括介質(zhì)基板部分1，反射板部分2，同軸連接器部分3。
[0022]如圖2所不，印刷偶極子部分4，印刷偶極子兩側(cè)的印刷條帶部分5，印刷偶極子前側(cè)的印刷條帶部分6。
[0023]如圖3所示，帶狀線巴倫部分7。
[0024]本實(shí)用新型性能如下。
[0025]圖4為本實(shí)用新型天線輻射單元組成9X9三角形排布陣列中心單元在不掃描狀態(tài)下的有源反射系數(shù)仿真曲線，可見在20%的相對(duì)頻帶內(nèi)反射系數(shù)小于-10dB。
[0026]圖5為本實(shí)用新型天線輻射單元組成9X9三角形排布陣列中心單元在方位面掃描至50°狀態(tài)下的有源反射系數(shù)仿真曲線，可見在20%的相對(duì)頻帶內(nèi)反射系數(shù)小于-1OdB。
[0027]圖6為本實(shí)用新型天線輻射單元組成9X9三角形排布陣列中心單元在俯仰面掃描至60°狀態(tài)下的有源反射系數(shù)仿真曲線，可見在20%的相對(duì)頻帶內(nèi)反射系數(shù)小于-1OdB。
[0028]圖7為本實(shí)用新型天線輻射單元組成9X9三角形排布陣列后中心頻點(diǎn)的方位面(E面)共極化與交叉極化方向圖，可見主瓣位置的交叉極化電平小于_40dB。
[0029]圖8為本實(shí)用新型天線輻射單元組成9X9三角形排布陣列后中心頻點(diǎn)的方位面(H面)共極化與交叉極化方向圖，可見主瓣位置的交叉極化電平小于_40dB。
[0030]從圖4至圖6可知，本實(shí)用新型天線輻射單元組成陣列后，在方位面掃描至50°，俯仰面掃描至60°，天線匹配仍然很好，掃描過(guò)程中無(wú)掃描盲點(diǎn)出現(xiàn)，說(shuō)明該天線輻射單元具有寬角匹配、寬角掃描的特性。
[0031]從圖7至圖8可知，本實(shí)用新型天線輻射單元組成陣列后，主瓣位置的交叉極化電平小于-40dB，說(shuō)明該天線輻射單元具有低交叉極化電平的特性。
[0032]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選方式對(duì)本實(shí)用新型所做的詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型具體實(shí)施僅限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做成若干簡(jiǎn)單推演或替換，如采用非直角臂的傘形振子等，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型由所提交的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種寬角覆蓋低交叉極化電平天線輻射單元，整個(gè)天線輻射單元包括介質(zhì)基板部分，反射板部分，同軸連接器部分，印刷偶極子部分，印刷條帶部分，帶狀線巴倫部分，其特征在于:印刷偶極子和印刷條帶印制于介質(zhì)基板的上下表面；巴倫印制于介質(zhì)基板層中間以構(gòu)成帶狀線結(jié)構(gòu)；同軸連接器與巴倫的底部通過(guò)接觸的方式連接，作為饋電；反射板上面開孔，同軸連接器穿過(guò)其中，使得介質(zhì)基板和同軸連接器分別位于反射板的兩側(cè)；天線為雙層介質(zhì)基板、雙面輻射印刷振子結(jié)構(gòu)；印刷振子兩側(cè)的寄生條帶用來(lái)消除陣列E面掃描盲點(diǎn)，印刷振子前側(cè)的寄生條帶作為引向器，以此減小陣列H面的互耦；所有的寄生條帶與印刷振子共面，為雙面結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種寬角覆蓋低交叉極化電平天線輻射單元，該天線輻射單元包括以下部分：介質(zhì)基板部分，反射板部分，同軸連接器部分，印刷偶極子部分，印刷條帶部分，帶狀線巴倫部分。本實(shí)用新型提出的天線輻射單元具有寬角掃描、寬角匹配、交叉極化電平低、加工簡(jiǎn)單、易于和饋電網(wǎng)絡(luò)集成等特點(diǎn)，適用于相控陣天線單元。
【IPC分類】H01Q1/38, H01Q1/36, H01Q1/50, H01Q19/10
【公開號(hào)】CN204706631
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520448517
【發(fā)明人】盧青, 叢友記, 朱平
【申請(qǐng)人】中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所
【公開日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2015年6月26日