一种宽带宽角覆盖平面阵列天线的制作方法

本发明涉及多功能一体化平面阵列相控阵天线，尤其适用于宽频带、宽角扫描的平面阵列天线系统。

背景技术：

随着信息技术的飞速发展，集电子侦察技术、电子干扰技术或雷达探测技术为一体的相控阵体制的系统已成为装备发展的趋势之一。为满足平台对电子系统的多功能、平面化安装、孔径共享的要求，平面阵列天线成为天线系统的首选。因此，给射频前端提出了宽带宽角阵列可控的要求。传统相控阵体制天线其工作频率仅覆盖一到两个标准波导带宽，且为满足方位360°空域的覆盖要求，一般采用4面阵的方式，按照每个面阵覆盖90°空域实现。此技术存在以下不足之处：

1)此技术工作频率相对较窄，无法满足超宽带应用的需求。

2)此技术单阵面仅覆盖90°空域，需要4个阵面联合工作才能实现方位面全覆盖，增加了设备量，降低了设备可靠性。

此技术由于采用四个阵面联合工作，且其阵面交界处的信号分选复杂，全空域包含4个交界区，过渡区的性能会下降，影响系统使用。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种宽带、宽角扫面平面阵列天线，通过阵列的优化设计，可满足在c、x、ku频段实现方位面120°覆盖，即使用三个阵面即可实现方位面全空域覆盖。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种宽带宽角覆盖平面阵列天线，包括天线条、反射条、安装背板；所述天线条由印制天线及射频连接器组件装配而成；所述印制天线由周期性排列的多个天线单元组成，多个单元天线印制加工在同一印制板上，印制板由两层基片通过层压结构实现，形成上、中、下三层印制面，上、下两层印制面为地板层，上、下两层地板层表面印制槽线天线，中间层印制面为馈电层，馈电层上设置开路-短路转换巴伦，实现带状线到槽线的阻抗变换及匹配；天线单元之间采用过孔模拟电壁边界条件，以增加天线单元之间的隔离；所述印制天线的电路空白处设置系列通孔。

进一步，所述射频连接器组件由结构条、带状线射频接插件、压片、盖板组成；所述结构条的底部按照天线间距加工带状线射频接插件的安装孔；两个印制天线分别贴装于结构条两侧，带状线射频接插件从结构条底部安装孔装入，其内芯压接于印制天线馈电层上，压片及盖板通过螺钉将印制天线压接固定在结构条上；压片及盖板之间采用斜面接触式配合；天线条安装于安装背板上，组成天线阵面；反射条安装于结构条上，位于两个印制天线之间，用于改善天线阵面辐射性能。

进一步，印制天线为vivaldi型单元天线。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)实现平面阵列天线宽带工作，工作频段可覆盖c、x、ku频段。

(2)扩展平面阵列天线的方位面覆盖，单个阵面可覆盖±60°空域范围。

(3)利用反射条改善辐射性能，可满足全工作频段使用要求。

附图说明

图1天线阵列装配示意图；

图2天线条装配示意图；

图3是图2中天线条的侧视图；

图4是图1中印制天线示意图；

图5是图1中压片示意图；

图6是图1中盖板示意图；

图7反射条示意图；

图8安装背板示意图。

图中，1天线条，2反射条，3安装背板，4结构条，5带状线射频接插件，6压片,7盖板，8印制天线，9地板层，10过孔，11馈电层，12通孔，13背板安装孔、14天线条安装孔、15定位孔。

具体实施方式

容易理解，依据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本发明宽带宽角覆盖平面阵列天线的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限制或限定。

如图1所示，本发明宽带宽角覆盖平面阵列天线，包括天线条1、反射条2、安装背板3。本发明仅为验证阵中单元天线性能，采取12×12样阵的方式实现，实际使用时可根据具体的技战术指标进行相应的阵面规模扩展。

所述天线条1由印制天线8及射频连接器组件装配而成。

如图4所示，所述印制天线8由周期性排列的多个天线单元组成，天线单元之间采用过孔10模拟电壁边界条件，以增加天线单元之间的隔离，降低印制天线表面电流；印制天线8为周期性排布的vivaldi型单元天线，采用微波基片印制多层板加工工艺加工而成，将多个单元天线印制加工至同一印制板上，既满足其电性能要求，又提高了安装精度及结构强度。印制天线8由两层厚度为0.031inch的rogers5880基片通过层压结构实现，形成上、中、下三层印制面，上下两层印制面为地板层9，上下两层地板层9表面按照槽线天线进行优化设计，中间层印制面为馈电层11，馈电层11的主要功能为同轴线-带状线馈电转换，其上设计一开路-短路转换巴伦，实现带状线到槽线的阻抗变换及匹配；在所述印制天线8的电路空白处，增加一系列通孔12，用于印制天线与结构件之间的装配。

如图3所示，所述射频连接器组件由结构条4、带状线射频接插件5、压片6、盖板7组成。如图2所示，所述结构条4为两侧长城线形式，其底部按照设计天线间距加工带状线射频接插件5安装孔；装配时，印制天线8贴装于结构条4两侧上，带状线射频接插件5从结构条4底部安装孔装入，其内芯压接于印制天线馈电层11上，上盖压片6及盖板7，通过螺钉固定、紧固；由于压片6及盖板7采用斜面接触式配合，压紧螺钉的过程中，会将压片更好的贴合于印制天线8及结构条4，使得带状线结合处不出现空气腔，阻抗匹配效果更好。

通过结构条4将印制天线8与带状线射频接插件连接，组装成天线条1，同时实现同轴线到带状线的转换；天线条1按照设计间距安装于安装背板3上，组成天线阵面；反射条2安装于结构条4上，用于改善天线阵面辐射性能。

所述天线条1全部组装完成后，安装于安装背板3上，每条天线条1两端各有一个定位销，通过安装背板3上的定位孔15保证天线条1之间的安装精度，通过天线条安装孔14固定天线条1。

反射条2为工字型金属件，通过反射条2两端的安装孔与结构条4顶部的安装孔螺钉固定安装，每两条天线条1之间均需安装反射条2。

技术特征：

技术总结
本发明提出一种宽带宽角覆盖平面阵列天线，包括天线条、反射条、安装背板；所述天线条由印制天线及射频连接器组件装配而成；所述印制天线由周期性排列的多个天线单元组成，多个单元天线印制加工在同一印制板上，印制板由两层基片通过层压结构实现，形成上、中、下三层印制面，上、下两层印制面为地板层，上、下两层地板层表面印制槽线天线，中间层印制面为馈电层，馈电层上设置开路‑短路转换巴伦，实现带状线到槽线的阻抗变换及匹配；天线单元之间采用过孔模拟电壁边界条件，以增加天线单元之间的隔离；所述印制天线的电路空白处设置系列通孔。本发明可满足在C、X、Ku频段实现方位面120°覆盖。

技术研发人员：李业强;叶素珍;吕士斌;陈玉山;滕飞;刘辰
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七二三研究所
技术研发日：2017.10.27
技术公布日：2018.04.20