一种S波段宽带天线的制作方法

本实用新型涉及一种S波段宽带天线，特别是涉及一种可用于国防或民用的S波段飞行器测控相控阵。

背景技术：

在现代卫星通信、飞行器测控、无线通信等高科技领域中越来越多地涉及到相控阵天线或相控阵雷达。相比于传统的抛物面天线或其他单天线，相控阵天线采用电扫描形式，能在空域进行快速波束方向图扫描，从而具有快速跟踪目标、波束方向图捷变的优势。相控阵天线由多个单元天线组阵而成，根据应用领域不同，相控阵天线可能会共形到机身、导引头、车体等不同的地方。因此微带天线以其结构小、重量轻、易共形等天然优势，成为重要的组成相控阵的单天线。

在某些领域特殊的应用领域，需要相控阵天线具有较大的带宽。如在飞行器测控上，需要相控阵在较大的带宽内对飞行器进行多个频点的测量和控制。而传统的S频带微带天线带宽较窄，通常在50MHz左右，不能满足宽带测量的需求。本实用新型针对这一应用领域，实现了一种用于飞行器测控相控阵组阵的宽频带微带天线的设计。

技术实现要素：

针对目前相控阵天线用于飞行器测控时需要阵列天线在较宽频段内进行测量和控制，为解决这一问题，本实用新型提供了一种用于飞行器测控相控阵组阵的宽频带微带天线。

本实用新型的S波段宽带天线，包括：

天线金属底座，

第一天线辐射贴片和第二天线辐射贴片，所述第一天线辐射贴片和第二天线辐射贴片依次设于所述天线金属底座上，且在贴片中心处分别设有馈点，

框体支架，位于所述第一天线辐射贴片与所述第二天线辐射贴片之间，框体支架的边长与第一天线辐射贴片和第二天线辐射贴片的边长相同，且在所述支架内部形成有空腔，以及

绝缘子，所述绝缘子上设有长针，所述长针自下向上依次穿过天线金属底座、第一天线辐射贴片的馈点、框体支架的空腔和第二天线辐射贴片的馈点，

其中，所述第一天线辐射贴片和所述第二天线辐射贴片为表面覆铜的贴片，

所述第一天线辐射贴片的覆铜部分呈正方形，该正方形的一对对角处分别切掉一个等腰三角形，且在该正方形的中间部形成有一个U型镂空部且使第一天线辐射贴片的馈点位于由U型镂空部所包围的覆铜部分，

所述第二天线辐射贴片的覆铜部分呈正方形，该正方形的一对对角处分别切掉一个等腰三角形且与所述第一天线辐射贴片的覆铜部分的被切掉的等腰三角形位于同一方向，并且，在该正方形的四边处从边缘向内部延伸分别形成一个矩形镂空部，在该正方形的中间部以与所述矩形镂空部隔开的方式形成有一个C型镂空部且使第二天线辐射贴片的馈点位于由C型镂空部所包围的覆铜部分，

并且，第一天线辐射贴片的U型镂空部的开口方向与第二天线辐射贴片的C型镂空部的开口方向一致。

在一实施方式中，上述第一天线辐射贴片和上述第二天线辐射贴片的尺寸均为长50mm×宽50mm×厚度1.61mm，上述空腔的尺寸为长42mm×宽42mm×厚度8.5mm。

在一实施方式中，上述第一天线辐射贴片的覆铜部分呈边长为31±0.05mm的正方形，该正方形的一对对角处分别切掉腰为7.2±0.05mm的等腰三角形，上述第二天线辐射贴片的覆铜部分呈边长为35.3±0.05mm的正方形，该正方形的一对对角处分别切掉腰为4.7±0.05mm的等腰三角形，四个矩形镂空部的尺寸相同，在正方形边缘部的长度为2±0.05mm，向正方形内部延伸的长度为8.3±0.05mm。

在一实施方式中，上述第一天线辐射贴片和上述第二天线辐射贴片均是在印制板的表面覆铜而形成的，所述印制板的介电常数Er＝3.5。

在一实施方式中，上述第一天线辐射贴片为双面覆铜片，第二天线辐射贴片为单面覆铜片。

在一实施方式中，上述S波段宽带天线还设有螺钉，该螺钉依次穿过所述第二天线辐射贴片、框体支架、第一天线辐射贴片的4个角，将其固定在所述天线金属底座上。

实用新型的效果

本实用新型体积小，重量轻，外体形状规则，易于各种相控阵天线组阵。同时也可共形到不规则表面，满足不同的应用环境和测量通信需求。

另外，本实用新型是一个单馈点微带天线，有两块正方形天线辐射贴片组成，馈点在两块天线辐射贴片中间。在用该单元天线进行相控阵天线组阵时，可以方便地将单元天线进行旋转，使阵列达到更好的圆极化效果。

本实用新型通过两块辐射贴片组合的形式，增大了天线的频带和增益。能有效的优化组阵后相控阵的性能。

本实用新型通过整体仿真和实物性能测试，表明该天线带宽达到200MHz以上，能满足相控阵的宽带测量需求。在频带范围内，该天线法相增益不低于6.3dB。

附图说明

图1为本实用新型的S波段宽带天线的安装示意图。

图2为本实用新型的S波段宽带天线的第一天线辐射贴片的平面图。

图3为本实用新型的S波段宽带天线的第二天线辐射贴片的平面图。

符号说明

1、天线金属底座；2、第一天线辐射贴片；3、第二天线辐射贴片；4、支架；5绝缘子；6、螺钉；7、空腔；8、第一天线辐射贴片上的螺钉孔；9、第一天线辐射贴片上的介质板；10、第一天线辐射贴片的表面覆铜部；11、第一天线辐射贴片上的馈点；12、第二天线辐射贴片上的螺钉孔；13、第二天线辐射贴片上的介质板；14、第二天线辐射贴片的表面覆铜部；15、第二天线辐射贴片上的馈点；a、b、c、d、e、f、g、h表示第一天线辐射贴片上各部分的长度；i、j、k、l、m、n、o、p、q、r表示第二天线辐射贴片上各部分的长度。

具体实施方式

以下，基于附图，对本实用新型进行详细地说明。

具体而言，如图1所示，本实用新型包括天线金属底座1、第一天线辐射贴片2、第二天线辐射贴片3、框体支架4以及绝缘子5。

第一天线辐射贴片2和第二天线辐射贴片3为表面覆铜的正方形贴片，依次设于天线金属底座1上，且在贴片中心处分别设有馈点11、15，例如，可以通过在介电常数Er＝3.5、厚度为1.61mm、尺寸为50mm×50mm的印制板表面覆铜而形成，优选第一天线辐射贴片为双面覆铜片，第二天线辐射贴片为单面覆铜片。

框体支架4位于第一天线辐射贴片2与所述第二天线辐射贴片3之间，框体支架4的边长与第一天线辐射贴片2和第二天线辐射贴片3边长相同，且在支架内部形成有空腔7。

绝缘子5通过焊接等方式固定于天线金属底座1，绝缘子5处设有长针，该长针从下往上依次穿过天线金属底座1、位于第一天线辐射贴片2中心的馈点11、框体支架4的空腔7以及位于第二天线辐射贴片3中心的馈点15。该长针与上述两块天线辐射贴片的表面覆铜进行焊接，由此能够确保能量通过绝缘子传输到天线辐射贴片表面进行辐射。

尼龙螺钉6通过设置于贴片上的螺钉孔自上而下依次穿过第二天线辐射贴片3、框体支架4、第一天线辐射贴片2的4个角，由此将第二天线辐射贴片3、框体支架4及第一天线辐射贴片2固定在天线金属底座1上。

在一实施方式中，可以选用寸为长50mm×宽50mm×高8.5mm的特氟龙支架。将该特氟龙支架每条边与尺寸为长50mm×宽50mm的第一天线辐射贴片2和第二天线辐射贴片3对应边对齐，然后，通过将特氟龙支架的中间部分挖掉，从而在第一天线辐射贴片和第二天线辐射贴片之间形成42mm×42mm×8.5mm空腔。

在本实用新型中，通过采用两块辐射贴片组合的形式，增大了天线的频带和增益，能有效的优化组阵后相控阵的性能。如图2所示，第一天线辐射贴片的各部分的具体尺寸如下：a＝23.8±0.05mm；b＝c＝7.2±0.05mm；d＝1.5±0.05mm；e＝1.5±0.05mm；f＝11.5±0.05mm；g＝2.2±0.05mm；h＝50±0.05mm。详细而言，在边长h＝50±0.05mm的正方形的第一天线辐射贴片上，覆铜部分呈边长31mm的正方形，该正方形的一对对角处分别切掉腰b＝c＝7.2mm的等腰三角形，且在中间部形成有一个U型镂空部使第一天线辐射贴片的馈点位于该U型镂空部所包围的覆铜部分。

如图3所示，第二天线辐射贴片的各部分的具体尺寸如下：i＝j＝4.7±0.05mm；k＝16.65±0.05mm；l＝7±0.05mm；m＝9±0.05mm；n＝2±0.05mm；o＝1±0.05mm；p＝8.3±0.05mm；q＝50±0.05mm；r＝11.95±0.05mm。详细而言，在边长q＝50±0.05mm的正方形的第二天线辐射贴片上，覆铜部分呈边长为35.3mm的正方形，且该正方形的一对对角处分别切掉腰i＝j＝4.7mm的等腰三角形，并且，在该正方形的四边处从边缘向内部延伸分别形成有一个矩形镂空部，另外，在该正方形的中间部以与上述四个矩形镂空部均隔开的方式形成有一个C型镂空部，且第二天线辐射贴片的馈点位于该C型镂空部所包围的覆铜部分。

在本实用新型的S波段宽带天线中，第一天线辐射贴片中的U型镂空部的开口方向与第二天线辐射贴片中的C型镂空部的开口方向一致。

如上所述，本实用新型通过绝缘子给两块天线辐射贴片馈电，使两块辐射贴片在相互耦合作用下达到宽频带高增益的辐射效果。两块天线辐射贴片采用正方形设计，馈点位于辐射贴片中心，在进行组阵时易于将天线单元旋转使阵列达到更好的圆极化效果。

本实用新型在经过理论计算、仿真计算和实物测量后，频带带宽达到200MHz以上，增益在法相方向不低于6.3dB。该天线能辐射右旋圆极化波，根据不同的指标要求或应用环境，可在该天线基础上做适当修改以达到不同圆极化效果。

本实用新型用于飞行器测量的相控阵，可以有效满足测量相控阵宽频带的测量需求。同时，该天线通过相应的频率转换还可以广泛应用于通信、导航和武器装备领域，具有较强的实用意义。

需要说明的是，以上说明仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解，对于本领域技术人员来说，在不脱离本实用新型技术构思的前提下还可以做出若干改变和改进，这些都包括在本实用新型的保护范围内。