專利名稱：一種介質(zhì)背腔縫隙耦合微帶天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波天線技術(shù)，涉及對(duì)介質(zhì)背腔縫隙耦合微帶天線的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
共形相控陣?yán)走_(dá)以其不影響飛行器氣動(dòng)性能、掃描范圍大及RCS小等優(yōu)點(diǎn)，已受到了廣泛的關(guān)注。共形相控陣?yán)走_(dá)要求天線單元具備機(jī)械強(qiáng)度高、體積小等特性，同時(shí)， 為滿足其對(duì)電性能的要求，天線又需要具備較寬的工作頻帶和較低的交叉極化。介質(zhì)背腔縫隙耦合微帶天線由于擁有結(jié)構(gòu)、工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，寄生輻射小等優(yōu)點(diǎn)，已在共形相控陣?yán)走_(dá)上得到了一定的應(yīng)用?！兑环N寬帶介質(zhì)背腔縫隙耦合微帶天線》(A Wideband Aperture-Coupled Microstrip Patch Antenna with Backed Cavity of Dielectric)(孫丹，竇文斌，尤立志，第九屆天線、傳播及電磁理論國(guó)際研討會(huì)，2010)公開(kāi)了一種介質(zhì)背腔縫隙耦合微帶天線，該天線由下面的饋電介質(zhì)板、中間的耦合縫隙介質(zhì)板和上面的天線介質(zhì)板疊合膠接構(gòu)成，饋電介質(zhì)板、耦合縫隙介質(zhì)板和天線介質(zhì)板是尺寸相同的矩形，在饋電介質(zhì)板的上表面有饋電線路，在饋電介質(zhì)板的下表面有覆銅箔，在天線介質(zhì)板的上表面有微帶貼片，在耦合縫隙介質(zhì)板的上表面覆蓋有覆銅箔，在覆銅箔的中部有耦合縫隙，在饋電介質(zhì)板、耦合縫隙介質(zhì)板的側(cè)面鍍有金屬層，形成介質(zhì)背腔。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是側(cè)表面面積大，鍍金屬工藝復(fù)雜，且附著力差。該種矩形結(jié)構(gòu)背腔有可能導(dǎo)致耦合縫隙所產(chǎn)生的后向散射在規(guī)則封閉的腔體內(nèi)造成天線不需要的諧振，導(dǎo)致?lián)p耗增加，天線效率下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種無(wú)需在介質(zhì)板的側(cè)面鍍金屬層、不會(huì)因耦合縫隙所產(chǎn)生的后向散射造成的諧振導(dǎo)致?lián)p耗增加、效率下降的介質(zhì)背腔縫隙耦合微帶天線。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種介質(zhì)背腔縫隙耦合微帶天線，它由下面的饋電介質(zhì)板 1、中間的耦合縫隙介質(zhì)板2和上面的天線介質(zhì)板3疊合膠接構(gòu)成，饋電介質(zhì)板1、耦合縫隙介質(zhì)板2和天線介質(zhì)板3是尺寸相同的矩形，在饋電介質(zhì)板1的上表面有饋電線路，在饋電介質(zhì)板1的下表面有覆銅箔，在天線介質(zhì)板3的上表面有微帶貼片，在耦合縫隙介質(zhì)板2的上表面覆蓋有覆銅箔，在覆銅箔的中部有耦合縫隙5 ；其特征在于，在耦合縫隙5的四周有由金屬化過(guò)孔4沿直線等間距排列組成的背腔圖形，金屬化過(guò)孔4貫通耦合縫隙介質(zhì)板2 和饋電介質(zhì)板1，并與饋電介質(zhì)板1下表面的覆銅箔形成電連接，背腔圖形是下面的圖形之(1)背腔圖形由一個(gè)上、下邊和左、右邊圍成，背腔圖形的上邊和下邊為平行的直線，耦合縫隙5與背腔圖形的上邊和下邊垂直，背腔圖形的右邊或者左邊由上、中、下3段組成，該邊的上、下段為平行于耦合縫隙5的直線，該邊的中段是一個(gè)一邊開(kāi)口的開(kāi)口矩形6， 該開(kāi)口矩形6的開(kāi)口朝向耦合縫隙5，背腔圖形的左邊或者右邊為平行于耦合縫隙5的直線.
一入 ，(2)背腔圖形由一個(gè)上、下邊和左、右邊圍成，背腔圖形的上邊和下邊為平行的直線，耦合縫隙5與背腔圖形的上邊和下邊垂直，背腔圖形的右邊和左邊均由上、中、下3段組成，上、下段為平行于耦合縫隙5的直線，中段是ー個(gè)一邊開(kāi)ロ的開(kāi)ロ矩形6，該開(kāi)ロ矩形6 的開(kāi)ロ朝向耦合縫隙5。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)背腔縫隙耦合微帶天線，其特征在干，背腔圖形上、 下邊的寬度W = 7mm 15mm，背腔圖形左、右邊的長(zhǎng)度L = 9mm 16mm，開(kāi)ロ矩形[6]的上、下邊的寬度W2 = 4. 9mm 5. 8mm，開(kāi)ロ矩形W]的開(kāi)ロ邊到背腔圖形的右邊或者左邊的上下段的距離Wl = 1.5mm 2. 7mm，開(kāi)ロ矩形W]的上邊到背腔圖形上邊的距離Ll = 2. 75mm 6mm，開(kāi)ロ矩形[6]上、下邊之間的距離L2 = 3. 2mm 4mm。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需在介質(zhì)板的側(cè)面鍍金屬層，克服了大面積鍍金屬時(shí)エ藝復(fù)雜、附著力差的缺點(diǎn)；同吋，不會(huì)產(chǎn)生因耦合縫隙所產(chǎn)生的后向散射造成的諧振導(dǎo)致?lián)p耗增加、天線效率下降的問(wèn)題。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的俯視圖。圖中省略了天線介質(zhì)板3。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖1和圖2，一種介質(zhì)背腔縫隙耦合微帶天線，它由下面的饋電介質(zhì)板1、中間的耦合縫隙介質(zhì)板2和上面的天線介質(zhì)板3疊合膠接構(gòu)成，饋電介質(zhì)板1、耦合縫隙介質(zhì)板2和天線介質(zhì)板3是尺寸相同的矩形，在饋電介質(zhì)板1的上表面有饋電線路，在饋電介質(zhì)板1的下表面有覆銅箔，在天線介質(zhì)板3的上表面有微帶貼片，在耦合縫隙介質(zhì)板2的上表面覆蓋有覆銅箔，在覆銅箔的中部有耦合縫隙5 ；其特征在干，在耦合縫隙5的四周有由金屬化過(guò)孔4沿直線等間距排列組成的背腔圖形，金屬化過(guò)孔 4貫通耦合縫隙介質(zhì)板2和饋電介質(zhì)板1，并與饋電介質(zhì)板1下表面的覆銅箔形成電連接， 背腔圖形是下面的圖形之一(1)背腔圖形由ー個(gè)上、下邊和左、右邊圍成，背腔圖形的上邊和下邊為平行的直線，耦合縫隙5與背腔圖形的上邊和下邊垂直，背腔圖形的右邊或者左邊由上、中、下3段組成，該邊的上、下段為平行于耦合縫隙5的直線，該邊的中段是ー個(gè)一邊開(kāi)ロ的開(kāi)ロ矩形6， 該開(kāi)ロ矩形6的開(kāi)ロ朝向耦合縫隙5，背腔圖形的左邊或者右邊為平行于耦合縫隙5的直線；(2)背腔圖形由ー個(gè)上、下邊和左、右邊圍成，背腔圖形的上邊和下邊為平行的直線，耦合縫隙5與背腔圖形的上邊和下邊垂直，背腔圖形的右邊和左邊均由上、中、下3段組成，上、下段為平行于耦合縫隙5的直線，中段是ー個(gè)ー邊開(kāi)ロ的開(kāi)ロ矩形6，該開(kāi)ロ矩形6 的開(kāi)ロ朝向耦合縫隙5。本發(fā)明的工作原理是通過(guò)饋電介質(zhì)板下表面的覆銅箔、耦合縫隙介質(zhì)板上表面的覆銅箔和貫穿這兩層介質(zhì)板的金屬化過(guò)孔構(gòu)成一個(gè)介質(zhì)背腔，有效地降低了縫隙耦合微帶天線的后向散射。相對(duì)于通過(guò)在介質(zhì)板側(cè)壁鍍金屬層的介質(zhì)背腔天線，該天線通過(guò)金屬化過(guò)孔實(shí)現(xiàn)饋電介質(zhì)板下表面的覆銅箔和耦合縫隙介質(zhì)板上表面的覆銅箔之間的電連接， 每ー個(gè)過(guò)孔的表面積相對(duì)較小，其鍍金屬ェ藝較容易實(shí)現(xiàn)，附著力好，且少量過(guò)孔的失效不會(huì)導(dǎo)致背腔結(jié)構(gòu)的本質(zhì)改變，天線的可靠性更高。該天線的背腔形狀左邊或者右邊的開(kāi)口矩形是為了破壞封閉腔體內(nèi)產(chǎn)生的不需要的高次模，避免在工作頻帶內(nèi)出現(xiàn)由縫隙后向散射在封閉規(guī)則的腔體內(nèi)所產(chǎn)生的諧振。背腔圖形上、下邊的寬度W = 7mm 15_，背腔圖形左、右邊的長(zhǎng)度L = 9mm 16mm，開(kāi)口矩形6的上、下邊的寬度W2 = 4. 9mm 5. 8mm，開(kāi)口矩形6的開(kāi)口邊到背腔圖形的右邊或者左邊的上下段的距離Wl = 1.5mm 2. 7mm，開(kāi)口矩形6的上邊到背腔圖形上邊的距離Ll = 2. 75mm 6mm，開(kāi)口矩形6上、下邊之間的距離L2 = 3. 2mm 4mm。實(shí)施例1僅左邊或右邊有一個(gè)開(kāi)口矩形，其按縫隙中心對(duì)稱的另一邊為直線。背腔橫截面尺寸為 W = 13mm, L = 12mm, Wl = 2. 2mm, W2 = 5. lmm, Ll = 4. 25mm, L2 = 3. 6mm。實(shí)施例 1天線單元的頻段8 12. 3GHz，相對(duì)帶寬為42.4%，駐波比< 2。實(shí)施例2左右兩邊均有開(kāi)口矩形。背腔橫截面尺寸為W = 11謹(jǐn)，L = 13. 4mm, Wl = 2. 2謹(jǐn)， W2 = 5. 2讓，Ll = 5. 1讓，L2 = 3. 2讓。實(shí)施例2天線單元的頻段8. 5 11. 6GHz，相對(duì)帶寬為30. 8%，駐波比< 2。實(shí)施例3左右兩邊均有開(kāi)口矩形。背腔橫截面尺寸為W = 7mm，L = 9謹(jǐn)，Wl = 2. 7謹(jǐn)，W2 =5. 8謹(jǐn)，Ll = 2. 75謹(jǐn)，L2 = 3. 5謹(jǐn)。實(shí)施例3天線單元的頻段8. 6 1 IGHz，相對(duì)帶寬為 24. 5%，駐波比< 2。實(shí)施例4左右兩邊均有開(kāi)口矩形。背腔橫截面尺寸為W = 15mm, L = 16mm, Wl = 1. 5mm, W2 =4. 9mm, Ll = 6mm, L2 = 4mm。實(shí)施例4天線單元的頻段7. 87 12. 27GHz，相對(duì)帶寬為 43. 7%，駐波比< 2。
權(quán)利要求
1.一種介質(zhì)背腔縫隙耦合微帶天線，它由下面的饋電介質(zhì)板[1]、中間的耦合縫隙介質(zhì)板[2]和上面的天線介質(zhì)板[3]疊合膠接構(gòu)成，饋電介質(zhì)板[1]、耦合縫隙介質(zhì)板[2]和天線介質(zhì)板[3]是尺寸相同的矩形，在饋電介質(zhì)板[1]的上表面有饋電線路，在饋電介質(zhì)板 [1]的下表面有覆銅箔，在天線介質(zhì)板[3]的上表面有微帶貼片，在耦合縫隙介質(zhì)板[2]的上表面覆蓋有覆銅箔，在覆銅箔的中部有耦合縫隙[5]；其特征在干，在耦合縫隙[5]的四周有由金屬化過(guò)孔[4]沿直線等間距排列組成的背腔圖形，金屬化過(guò)孔[4]貫通耦合縫隙介質(zhì)板[2]和饋電介質(zhì)板[1]，并與饋電介質(zhì)板[1]下表面的覆銅箔形成電連接，背腔圖形是下面的圖形之一(1)背腔圖形由ー個(gè)上、下邊和左、右邊圍成，背腔圖形的上邊和下邊為平行的直線， 耦合縫隙[5]與背腔圖形的上邊和下邊垂直，背腔圖形的右邊或者左邊由上、中、下3段組成，該邊的上、下段為平行于耦合縫隙[5]的直線，該邊的中段是ー個(gè)一邊開(kāi)ロ的開(kāi)ロ矩形 W]，該開(kāi)ロ矩形W]的開(kāi)ロ朝向耦合縫隙[5]，背腔圖形的左邊或者右邊為平行于耦合縫隙[5]的直線；(2)背腔圖形由ー個(gè)上、下邊和左、右邊圍成，背腔圖形的上邊和下邊為平行的直線，耦合縫隙[5]與背腔圖形的上邊和下邊垂直，背腔圖形的右邊和左邊均由上、中、下3段組成， 上、下段為平行于耦合縫隙[5]的直線，中段是ー個(gè)一邊開(kāi)ロ的開(kāi)ロ矩形W]，該開(kāi)ロ矩形 [6]的開(kāi)ロ朝向耦合縫隙[5]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)背腔縫隙耦合微帶天線，其特征在干，背腔圖形上、下邊的寬度W = 7mm 15mm，背腔圖形左、右邊的長(zhǎng)度L = 9mm 16mm，開(kāi)ロ矩形W]的上、下邊的寬度W2 = 4. 9mm 5. 8mm，開(kāi)ロ矩形W]的開(kāi)ロ邊到背腔圖形的右邊或者左邊的上下段的距離Wl = 1. 5mm 2. 7mm，開(kāi)ロ矩形[6]的上邊到背腔圖形上邊的距離Ll = 2. 75mm 6_，開(kāi)ロ矩形[6]上、下邊之間的距離L2 = 3. 2mm 4mm。
全文摘要
本發(fā)明屬于微波天線技術(shù)，涉及對(duì)介質(zhì)背腔縫隙耦合微帶天線的改進(jìn)。其特征在于，在耦合縫隙[5]的四周有由金屬化過(guò)孔[4]沿直線等間距排列組成的背腔圖形，金屬化過(guò)孔[4]貫通耦合縫隙介質(zhì)板[2]和饋電介質(zhì)板[1]，并與饋電介質(zhì)板[1]下表面的覆銅箔形成電連接。本發(fā)明無(wú)需在介質(zhì)板的側(cè)面鍍金屬層，克服了大面積鍍金屬時(shí)工藝復(fù)雜、附著力差的缺點(diǎn)；同時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生因耦合縫隙所產(chǎn)生的后向散射造成的諧振導(dǎo)致?lián)p耗增加、天線效率下降的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01Q13/08GK102544738SQ201110458308
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者孫丹, 張兆成, 沈榮 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)第六○七研究所