一种提高幅相一致性抗干扰天线单元及抗干扰阵列天线的制作方法

文档序号:17918061发布日期:2019-06-14 23:54
一种提高幅相一致性抗干扰天线单元及抗干扰阵列天线的制作方法

本发明涉及天线技术领域,更具体的是涉及一种可应用于卫星抗干扰天线系统的天线单元设计及抗干扰阵列天线。



背景技术:

抗干扰阵列天线,其对天线单元的要求比单天线系统要高。如北斗导航系统上,在抗干扰能力的研究过程中,材料商研制出介电常数3~15的材料。受体积要求的制约,单元天线系统和阵列天线在布局上也有较为显著的差异,如北斗B3频率天线,单元天线系统中,天线单元往往居中放置,性能优越;一旦应用在阵列天线上,天线单元居边缘放置,致使增益指标和不圆度指标恶化严重。而且天线单元的表面激励会引起较强的表面波,多个同频天线单元的耦合叠加,使得阵列天线的增益下降,性能无法满足卫星抗干扰系统的要求。

就阵列天线而言,对于天线单元选择,不仅要满足传统领域里系统提出的频带、增益、驻波比、极化等性能指标要求,而且还要使各个阵元间的耦合尽可能地小,保证各阵元的幅度和相位一致。随着卫星天线系统的发展,阵列天线的体积不断压缩,对天线单元的幅度一致、相位一致、低仰角增益等都具有更高的要求。传统的天线单元设计思路已经无法满足卫星阵列天线系统的发展要求。



技术实现要素:

针对现有技术中存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种幅相一致性好、抗干扰能力强的天线单元。

本发明还提供一种具有上述天线单元的阵列天线。

为达到以上目的,本发明采用如下技术方案。

一种提高幅相一致性抗干扰天线单元,其特征在于,包括:金属隔离围框、微带天线、功分移相馈电板、天线衬板和同轴连接器,所述金属隔离围框为顶部开口、四周封闭的金属框,所述微带天线设置在所述金属框内,所述微带天线的四周与所述金属框的内壁间留有间隙,所述微带天线的顶部低于所述金属框的顶部,所述功分移相馈电板设置在所述金属框的底部内侧,所述天线衬板设置在所述金属框的底部外侧,所述同轴连接器通过所述功分移相馈电板为所述微带天线馈电。

作为上述方案的进一步说明,所述微带天线的介质基板为高频板或陶瓷板。

作为上述方案的进一步说明,所述功分移相馈电板包括:介质基板及设置在所述介质基板上的功分移相馈电网络,用来实现所述微带天线的左旋圆极化功能或右旋圆极化功能。

作为上述方案的进一步说明,所述同轴连接器固定在所述天线衬板上。

本发明还提供一种抗干扰阵列天线,包括:反射板,以及设置在所述反射板上的若干微带天线阵元,其特征在于,所述微带天线阵元为如上所述的天线单元。

作为上述方案的进一步说明,所述微带天线阵元的个数为3~16个。

作为上述方案的进一步说明,所述微带天线阵元为均匀或不均匀布阵。

作为上述方案的进一步说明,各所述微带天线阵元的频段相同或不相同。

作为上述方案的进一步说明,各所述微带天线阵元的组阵间距不超过天线辐射波长的一半。

作为上述方案的进一步说明,所述天抗干扰阵列天线的工作频带在0.8GHz到2.7GHz。

本发明的有益效果是:

一、本发明提供的天线单元,通过设置金属隔离围框、功分移相馈电板、天线衬板和同轴连接器,并将微带天线设置在金属隔离围框内,有效提高低仰角高增益的性能指标。经模拟实验,其低仰角增益比传统天线提高1~2dBi;抗干扰性能有明显改善,满足抗干扰阵列天线三干扰系统下系统稳定定位的要求。

二、本发明提供的抗干扰阵列天线,采用上述天线单元,具有幅度一致、相位一致、低仰角增益高等优势,比现有常规阵列天线具有更高的低剖面增益、更小的体积、以及更小的损耗,使整机系统抗干扰能力得到进一步提高。特别地,当微带天线阵元的组阵间距小于半波长的情况下,各天线单元相互耦合影响更少,使的天线单元调试量达到高度一致,能更好地满足各天线单元间幅相一致的要求。

附图说明

图1所示为本发明提供的天线单元结构示意图。

图2所示为本发明提供的天线单元剖视图。

图3所示为本发明提供的天线单元仿真相位方向图。

图4所示为传统天线单元结构示意图。

图5所示为传统天线单元仿真相位方向图。

图6所示为本发明提供的抗干扰阵列天线结构示意图。

图7所示为本发明提供的抗干扰阵列天线另一结构示意图。

附图标记说明:

1:属隔离围框,2:微带天线,3:功分移相馈电板,4:天线衬板,5:同轴连接器,6:反射板,7:微带天线阵元。

具体实施方式

在本发明的描述中,需要说明的是,对于方位词,如有术语“中心”,“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于叙述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作,不能理解为限制本发明的具体保护范围。

此外,如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征,在本发明描述中,“至少”的含义是一个或一个以上,除非另有明确具体的限定。

在本发明中,除另有明确规定和限定,如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;也可以是机械连接;可以是直接相连,也可以是通过中间媒介相连,可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。

在发明中,除非另有规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

下面结合说明书的附图,对本发明的具体实施方式作进一步的描述,使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的,旨在解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

实施例一

如图1、图2所示,一种提高幅相一致性抗干扰天线单元,其特征在于,包括:金属隔离围框1、微带天线2、功分移相馈电板3、天线衬板4和同轴连接器5,所述金属隔离围框1为顶部开口、四周封闭的金属框,所述微带天线2设置在所述金属框内,所述微带天线2的四周与所述金属框的内壁间留有间隙,所述微带天线2的顶部低于所述金属框的顶部、形成高度差,所述功分移相馈电板3设置在所述金属框的底部内侧,所述天线衬板4设置在所述金属框的底部外侧,所述同轴连接器5固定在所述天线衬板4上、并通过所述功分移相馈电板3为所述微带天线2馈电。

其中,所述微带天线2的介质基板为高频板或陶瓷板,介电常数稳定。为进一步优化产品性能,微带天线2与金属框之间的间隙大小,根据产品对阻抗频率的要求不同而不同;微带天线2与金属框之间的高度差,根据抗干扰系统的仰角要求不同而不同;至于具体的数值,可以通过实验或经验确定,这为本领域技术人员的常规技术。

所述功分移相馈电板3包括:介质基板及设置在所述介质基板上的功分移相馈电网络,用来实现所述微带天线2的左旋圆极化功能或右旋圆极化功能。

仿真对比:

1)相位一致性

结合图3-图5所示,本实施例提供的天线单元比传统天线单元有明显的改善。图5是传统天线的仿真相位方向图,从图5可以看出,相位方向图一致性大于6°。图3是本实施例提供的天线单元仿真相位方向图,从图3可以看出,相位方向图一致性不大于3°。

另外,结合图3、图5可以得出传统天线单元与本实施例提供的天线单元相位方向一致性对比表,如表1所示。

表1.传统天线单元与本实施例提供的天线单元相位方向一致性对比表

从上表可以看出:传统天线单元在水平面Theta稳定度在3~5.4度,在垂直面Phi稳定度在1.2~7.2度;而本实施例提供的天线单元在水平面Theta稳定度在0.4~2.7度,在垂直面Phi稳定度在0.1~1.2度;性能远优于传统天线单元。

2)幅度一致性

传统天线单元与本实施例提供的天线单元在幅度一致性上的仿真对比如表2所示。

表2.传统天线单元与本实施例提供的天线单元幅度一致性仿真对比

从表2可以看出:传统天线单元幅度差值在0.15~0.1之间,本实施例提供的天线单元幅度差值在0.03~0.07之间,一致性远优于传统天线单元。

仿真跟实际使用均显示,增加金属围框对天线单元性能,特别是幅度相位一致性有明显改善。

实施例二

如图6所示,一种抗干扰阵列天线,工作频带在0.8GHz到2.7GHz,包括:反射板6,以及设置在所述反射板6上的若干微带天线阵元7,其特征在于,所述微带天线阵元7为实施例一所述的天线单元。

其中,所述微带天线阵元7的个数为11个,不均匀排布且频段不相同。

本实施例提供的抗干扰阵列天线能够应用在飞行导弹数据链抗干扰系统中,可作为北斗2代接收天线系统。本实施例提供的抗干扰阵列天线,其优势在于不同频段的四单元均处于独立工作状态,可进行多方向的抗干扰抑制,并且运用实施例一提供的天线单元,减少系统复杂环境下的相互干扰,有效提高天线的仰角增益以幅度一致和相位一致,提升阵列天线的多方位抗干扰能力。

在其他实施方式中,所述微带天线阵元的个数在3~16个中任意选择,所述微带天线阵元为均匀布阵,各所述微带天线阵元的频段相同,如图7所示,不限于本实施例。

进一步地,为尽量减少各微带天线阵元间的耦合,各所述微带天线阵元的组阵间距不超过天线辐射波长的一半。

通过上述的结构和原理的描述,所属技术领域的技术人员应当理解,本发明不局限于上述的具体实施方式,在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围,本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。具体实施方式中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。

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