一種波導(dǎo)微帶共口徑天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于天線領(lǐng)域，更具體地，是一種由波導(dǎo)天線與微帶天線構(gòu)成的共口徑天線，包括波導(dǎo)天線、微帶天線和反射底板，微帶天線與波導(dǎo)天線分別固定在反射底板的上側(cè)和下側(cè)，所述反射底板上設(shè)有波導(dǎo)天線輻射縫隙。多個(gè)波導(dǎo)微帶共口徑天線單元并排組合成天線陣列。本發(fā)明的共口徑天線采用脊波導(dǎo)裂縫天線和微帶天線構(gòu)成共口徑天線，反射底板開有扼流槽，微帶天線采用背靠背同軸饋電方式，消除了波導(dǎo)天線與微帶天線間的不良影響，解決了集成饋電問題，共口徑天線的合理布局設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了寬頻寬角掃描能力。
【專利說明】
一種波導(dǎo)微帶共口徑天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于天線領(lǐng)域，更具體地，是一種由波導(dǎo)天線與微帶天線構(gòu)成的共口徑天線。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著對(duì)天線要求的不斷提高，高集成性、寬頻寬角掃描天線是天線工程應(yīng)用的重要發(fā)展方向。共口徑天線是將兩種或兩種以上的天線集成到同一口徑上，可有效降低天線占用面積，具有高度集成性，特別適用于面積受限的設(shè)備平臺(tái)。傳統(tǒng)的共口徑天線是將兩種相同體制的天線集成到一起(如波導(dǎo)天線與波導(dǎo)天線共口徑、微帶天線與微帶天線共口徑)。將波導(dǎo)天線和微帶天線集成到一起則極具挑戰(zhàn)，微帶天線和波導(dǎo)天線間的相互不良影響及兩種天線的集成設(shè)計(jì)是難點(diǎn)。通過對(duì)共口徑天線的精心設(shè)計(jì)和合理布局，本發(fā)明將波導(dǎo)天線和微帶天線高度集成到同一口徑上，消除了兩天線間的相互不良影響，設(shè)計(jì)的共口徑天線具備寬頻寬角掃描能力，可用于工程應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的所要解決的技術(shù)問題在于提出一種波導(dǎo)微帶共口徑天線，解決共口徑對(duì)波導(dǎo)天線與微帶天線帶來的不良影響和集成饋電問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了共口徑天線寬頻寬角掃描。
[0004]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的:
[0005]一種波導(dǎo)微帶共口徑天線單元，包括波導(dǎo)天線、微帶天線和反射底板，微帶天線與波導(dǎo)天線分別固定在反射底板的上側(cè)和下側(cè)，所述反射底板上設(shè)有波導(dǎo)天線輻射縫隙。
[0006]所述反射底板為長條狀，所述微帶天線沿反射底板長度方向并排布設(shè)有兩行，各微帶天線的介質(zhì)板與反射底板的板面垂直，并與反射底板的長度方向平行;且兩行微帶天線的的輻射器彼此相背設(shè)置。
[0007]沿垂直于反射底板的方向看，波導(dǎo)天線和波導(dǎo)天線輻射縫隙均位于兩行微帶天線中間。
[0008]所述波導(dǎo)天線輻射縫隙為長條形孔，波導(dǎo)天線輻射縫隙沿反射底板長度方向布設(shè)有兩行，且兩行波導(dǎo)天線輻射縫隙相互交錯(cuò)布置。
[0009]所述的微帶天線由矩形介質(zhì)板和其兩表面的金屬圖形組成，微帶天線的輻射器呈“元”字狀，位于介質(zhì)板的一個(gè)表面上;饋電線呈T形，位于介質(zhì)板的另一表面中下部;所述介質(zhì)板上設(shè)有用于導(dǎo)通饋電線和輻射器的金屬通孔。
[0010]所述的“元”字狀輻射器的“元”字第二橫線中部有一向下開口縫隙，該縫隙將輻射器分成左右兩個(gè)輻射振子;金屬通孔位于T形饋電線的上端，連通饋電線和輻射器的一個(gè)輻射振子。
[0011]所述波導(dǎo)天線由位于上部的脊波導(dǎo)裂縫天線和下部的脊波導(dǎo)變換器構(gòu)成，二者由兩個(gè)波導(dǎo)連接器連通;波導(dǎo)天線饋電端口位于脊波導(dǎo)變換器中心。
[0012]所述的脊波導(dǎo)裂縫天線分為兩段，每段脊波導(dǎo)裂縫天線分別通過一個(gè)波導(dǎo)連接器與下部的脊波導(dǎo)變換器連通。
[0013]所述的反射底板上開有矩形安裝槽和饋電槽用于微帶天線的安裝和饋電，反射底板兩端設(shè)有向下的凹槽作為扼流槽。
[0014]—種由所述波導(dǎo)微帶共口徑天線單元組合而成的波導(dǎo)微帶共口徑天線陣列，所述天線陣列由多個(gè)波導(dǎo)微帶共口徑天線單元并排組合而成，各波導(dǎo)微帶共口徑天線單元相互平行且兩段相互平齊。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明的共口徑天線采用脊波導(dǎo)裂縫天線和微帶天線構(gòu)成共口徑天線，反射底板開有扼流槽，微帶天線采用背靠背同軸饋電方式，消除了波導(dǎo)天線與微帶天線間的不良影響，解決了集成饋電問題，共口徑天線的合理布局設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了寬頻寬角掃描能力。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的主視圖；
[0017]圖2是本發(fā)明的俯視圖；
[0018]圖3是本發(fā)明的側(cè)視圖；
[0019]圖4是本發(fā)明的微帶天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5至圖11是本發(fā)明實(shí)施例1的各參數(shù)波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0022]如圖1至圖4所示，一種波導(dǎo)微帶共口徑天線單元，包括波導(dǎo)天線11、微帶天線12和反射底板10，微帶天線12與波導(dǎo)天線11分別固定在反射底板10的上側(cè)和下側(cè)，所述反射底板10上設(shè)有波導(dǎo)天線輻射縫隙101。所述的波導(dǎo)天線11和反射底板10由金屬材料構(gòu)成，材料可選擇銅或者鋁，可做抗氧化、鍍金等表面處理。對(duì)于波導(dǎo)天線U，應(yīng)保證波導(dǎo)內(nèi)壁的參數(shù)指標(biāo)要求，對(duì)金屬反射底板10，應(yīng)保證反射面的參數(shù)指標(biāo)要求。
[0023]優(yōu)選的，所述反射底板10為長條狀，所述微帶天線12沿反射底板10長度方向并排布設(shè)有兩行，各微帶天線12的介質(zhì)板121與反射底板10的板面垂直，并與反射底板10的長度方向平行;且兩行微帶天線12的的輻射器122彼此相背設(shè)置。
[0024]優(yōu)選的，沿垂直于反射底板10的方向看，波導(dǎo)天線11和波導(dǎo)天線輻射縫隙101均位于兩行微帶天線12中間。
[0025]優(yōu)選的，所述波導(dǎo)天線輻射縫隙101為長條形孔，波導(dǎo)天線輻射縫隙101沿反射底板10長度方向布設(shè)有兩行，且兩行波導(dǎo)天線輻射縫隙101相互交錯(cuò)布置。
[0026]優(yōu)選的，所述的微帶天線12由矩形介質(zhì)板121和其兩表面的金屬圖形組成，微帶天線12的輻射器122呈“元”字狀，位于介質(zhì)板121的一個(gè)表面上;饋電線123呈T形，位于介質(zhì)板121的另一表面中下部;所述介質(zhì)板121上設(shè)有用于導(dǎo)通饋電線123和輻射器122的金屬通孔124。所述微帶天線12可采用雙面覆銅板加工制備
[0027]優(yōu)選的，所述的“元”字狀輻射器122的“元”字第二橫線中部有一向下開口縫隙，該縫隙將輻射器122分成左右兩個(gè)輻射振子;金屬通孔124位于T形饋電線123的上端，連通饋電線123和福射器122的一個(gè)福射振子。
[0028]優(yōu)選的，所述波導(dǎo)天線11由位于上部的脊波導(dǎo)裂縫天線111和下部的脊波導(dǎo)變換器112構(gòu)成，二者由兩個(gè)波導(dǎo)連接器113連通;波導(dǎo)天線饋電端口 114位于脊波導(dǎo)變換器112中心。
[0029]優(yōu)選的，所述的脊波導(dǎo)裂縫天線111分為兩段，每段脊波導(dǎo)裂縫天線111分別通過一個(gè)波導(dǎo)連接器113與下部的脊波導(dǎo)變換器112連通。
[0030]優(yōu)選的，所述的反射底板10上開有矩形安裝槽和饋電槽用于微帶天線12的安裝和饋電，反射底板10兩端設(shè)有向下的凹槽作為扼流槽。
[0031 ]優(yōu)選的，一種由所述波導(dǎo)微帶共口徑天線單元組合而成的波導(dǎo)微帶共口徑天線陣列，所述天線陣列由多個(gè)波導(dǎo)微帶共口徑天線單元并排組合而成，各波導(dǎo)微帶共口徑天線單元相互平行且兩段相互平齊。
[0032]本發(fā)明可通過優(yōu)化調(diào)節(jié)天線尺寸大小可調(diào)節(jié)共口徑天線工作頻帶。
[0033]本發(fā)明的共口徑天線采用波導(dǎo)天線11和“元”字狀微帶天線12構(gòu)成共口徑天線，反射底板10開有扼流槽，微帶天線12采用背靠背同軸饋電方式，消除了波導(dǎo)天線11與微帶天線12間的不良影響，解決了集成饋電問題，共口徑天線的合理布局設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了寬頻寬角掃描能力。
[0034]為了更進(jìn)一步地說明本發(fā)明，現(xiàn)以具體實(shí)施案例并結(jié)合附圖詳細(xì)說明。
[0035]實(shí)施例1
[0036]本實(shí)施案例共口徑天線是由14根波導(dǎo)天線11和26行X22列微帶天線12組成的共口徑天線陣，波導(dǎo)天線11垂直向單元間距為21.8mm，微帶天線12單元為三角柵格，垂直單元間距為10.9mm，水平單元柵格為13.64mm。每根波導(dǎo)天線11含16個(gè)輻射縫隙101。波導(dǎo)天線11和反射底板10采用鋁材加工制備。反射底板10厚度為0.8mm，波導(dǎo)天線11波導(dǎo)壁厚為0.8mm，波導(dǎo)天線11的直角處采用圓形倒角處理。微帶天線12采用雙面覆銅板通過腐蝕法加工制備，介質(zhì)板材質(zhì)為Rogers4003，厚度為0.508mm。
[0037]波導(dǎo)天線11和微帶天線12均采用同軸饋電方式。
[0038]微帶天線12工作頻帶為8-12GHz，0-60度二維掃描有源電壓駐波比(VSWR)在工作頻帶內(nèi)小于2.5，具備很好的寬頻寬角掃描能力，見圖5。選取工作頻帶內(nèi)8GHz、1GHz、12GHz三個(gè)頻點(diǎn)的單元增益波瓣圖如圖6所示，由圖可見，天線單元增益波瓣圖受波導(dǎo)天線的影響很小。以1GHz頻點(diǎn)為例，天線掃描O度、30度、60度方向圖如圖7所示。
[0039]波導(dǎo)天線11的工作頻帶為9.4-9.8GHz，0_20度掃描電壓駐波比(VSWR)在工作頻帶內(nèi)小于2.5，如圖8所示。波導(dǎo)天線11的增益波瓣圖如圖9所示，可見波導(dǎo)天線11波瓣圖表現(xiàn)較好，與無微帶天線12時(shí)相比雖然前3個(gè)柵瓣有所抬高，但低于-11.5dB，能滿足工程應(yīng)用需求;方位角20°至40°的柵瓣比無微帶天線12時(shí)更低，波瓣表現(xiàn)更好。圖10是微帶陣列天線的波瓣圖，圖11是微帶陣列天線掃描20°的波瓣圖。
[0040]由共口徑天線表現(xiàn)出的性能可知，本共口徑天線具備較好的性能。通過在反射底板10開扼流槽，降低了微帶天線12與波導(dǎo)天線11間的相互不良影響。微帶天線12采用背靠背同軸饋電方式，解決了共口徑天線集成饋電問題。通過對(duì)共口徑天線的合理布局設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了寬頻寬角掃描能力。
[0041]以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種波導(dǎo)微帶共口徑天線單元，其特征在于:包括波導(dǎo)天線、微帶天線和反射底板，微帶天線與波導(dǎo)天線分別固定在反射底板的上側(cè)和下側(cè)，所述反射底板上設(shè)有波導(dǎo)天線輻射縫隙。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)微帶共口徑天線單元，其特征在于:所述反射底板為長條狀，所述微帶天線沿反射底板長度方向并排布設(shè)有兩行，各微帶天線的介質(zhì)板與反射底板的板面垂直，并與反射底板的長度方向平行;且兩行微帶天線的的輻射器彼此相背設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的波導(dǎo)微帶共口徑天線單元，其特征在于:沿垂直于反射底板的方向看，波導(dǎo)天線和波導(dǎo)天線輻射縫隙均位于兩行微帶天線中間。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波導(dǎo)微帶共口徑天線單元，其特征在于:所述波導(dǎo)天線輻射縫隙為長條形孔，波導(dǎo)天線輻射縫隙沿反射底板長度方向布設(shè)有兩行，且兩行波導(dǎo)天線輻射縫隙相互交錯(cuò)布置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)微帶共口徑天線單元，其特征在于:所述的微帶天線由矩形介質(zhì)板和其兩表面的金屬圖形組成，微帶天線的輻射器呈“元”字狀，位于介質(zhì)板的一個(gè)表面上;饋電線呈T形，位于介質(zhì)板的另一表面中下部;所述介質(zhì)板上設(shè)有用于導(dǎo)通饋電線和輻射器的金屬通孔。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的波導(dǎo)微帶共口徑天線單元，其特征在于:所述的“元”字狀輻射器的“元”字第二橫線中部有一向下開口縫隙，該縫隙將輻射器分成左右兩個(gè)輻射振子;金屬通孔位于T形饋電線的上端，連通饋電線和輻射器的一個(gè)輻射振子。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)微帶共口徑天線單元，其特征在于:所述波導(dǎo)天線由位于上部的脊波導(dǎo)裂縫天線和下部的脊波導(dǎo)變換器構(gòu)成，二者由兩個(gè)波導(dǎo)連接器連通;波導(dǎo)天線饋電端口位于脊波導(dǎo)變換器中心。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的波導(dǎo)微帶共口徑天線單元，其特征在于:所述的脊波導(dǎo)裂縫天線分為兩段，每段脊波導(dǎo)裂縫天線分別通過一個(gè)波導(dǎo)連接器與下部的脊波導(dǎo)變換器連通。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)微帶共口徑天線單元，其特征在于:所述的反射底板上開有矩形安裝槽和饋電槽用于微帶天線的安裝和饋電，反射底板兩端設(shè)有向下的凹槽作為扼流槽。10.—種由權(quán)利要求1至9任意一項(xiàng)所述波導(dǎo)微帶共口徑天線單元組合而成的波導(dǎo)微帶共口徑天線陣列，其特征在于:所述天線陣列由多個(gè)波導(dǎo)微帶共口徑天線單元并排組合而成，各波導(dǎo)微帶共口徑天線單元相互平行且兩段相互平齊。
【文檔編號(hào)】H01Q21/00GK106058475SQ201610372946
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】陳謙, 李磊, 金謀平, 汪偉, 張洪濤
【申請人】中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所