一种矩形缝隙加载薄单层介质宽带微带贴片天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及单层微带贴片天线技术领域，具体涉及一种矩形缝隙加载薄单层介质宽带微带贴片天线。
【背景技术】
[0002]军用和民用领域对宽带天线的需求越来越广泛。在某些实际应用中，对于天线阵还有诸如体积、重量、效率和环境适应性等方面的严格要求。例如:对于机/星载平台，要求天线剖面薄、重量轻、效率高并且满足一定的环境应用条件。
[0003]适合于平面天线阵的辐射天线有多种形式，主要有波导缝隙天线阵、印刷振子和微带贴片天线阵等。波导缝隙天线阵效率高，但重量重、加工成本高；印刷振子天线阵剖面高、构成平面阵列时结构组装相对复杂；微带贴片天线具有剖面低、易于批量加工构成大型平面天线阵，但其带宽窄；对于天线形式的选择需要根据实际要求，综合各方因素折中考虑O
[0004]微带天线由于拥有剖面低、重量轻、易于加工和易于与其它有源器件集成等众多优点，因此，具有广阔的应用范围。
[0005]普通的微带天线具有阻抗带宽窄的缺点，研宄人员对展宽微带天线的阻抗带宽已经做了大量的研宄，比较典型的方法有:
[0006]1.采用多层贴片的方式，尤其是双层贴片天线形式，通过上下不同大小的贴片构成双谐振点，从而增加微带天线的阻抗带宽。但这种结构有其固有的缺点，即，需要多层介质板，典型结构如双层微带贴片天线，它包括了辐射馈电介质层、寄生贴片介质层和两者之间的泡沫层，多层介质通过粘结组装，这种结构具有几个明显的缺陷，即，不同材料介质板粘结的粘胶选择和加工工艺问题；不同材料热涨系数差异带来整个天线热变形问题；对于星载SAR天线而言还有天线阵面热传导低下的问题；
[0007]2.采用同轴馈电形式的各种槽(如:E型槽，U型槽等)加载的微带贴片天线也能增加微带天线的阻抗带宽。这类结构的贴片天线单元在组成大型平面天线阵(非两维较大角度扫描阵)时有其固有的缺陷:每个辐射单元都采用探针馈电不利于加工，并且大量探针与微带贴片之间的垂直焊点降低了系统的可靠性；为了组成平面阵，仍需要额外的功分网络；另外，这些天线单元的介质板厚度通常都较厚，因此增加了天线的重量。
[0008]3.采用金属背腔结构形式，等效于增加天线厚度，降低其等效相对介电常数，从而展宽天线的阻抗带宽。这类天线的缺陷是:金属背腔深度跟波长相关，且每个单元后都要加背腔，从而造成天线重量偏大，结构和加工工艺复杂等不足。
[0009]4.其它诸如L形微带和终端加载等电磁耦合馈电微带贴片天线都具有以上项类似的结构缺陷。
【发明内容】
[0010]为解决上述技术问题，我们提出了一种矩形缝隙加载薄单层介质宽带微带贴片天线，解决了已有的各种天线单元中存在因结构而致的各种缺陷，达到了宽带微带贴片天线有较好的宽频带特征、结构简单、重量轻、成本低且便于组成平面阵的目的。
[0011]为达到上述目的，本发明的技术方案如下:
[0012]一种矩形缝隙加载薄单层介质宽带微带贴片天线，包括介质基板、微带贴片、馈电微带线和阻抗匹配微带线；所述介质基板为薄单层低相对介电常数的介质基板，所述介质基板上设有矩形的所述微带贴片；所述微带贴片的中部开有三个尺寸一致且与其左右两窄边平行的矩形加载缝隙一、加载缝隙二和加载缝隙三，所述加载缝隙二开设于所述微带贴片下宽边的中间，所述加载缝隙一和加载缝隙三开设于所述微带贴片上宽边且关于所述加载缝隙二左右对称；所述微带贴片的右窄边上端设有馈电端口，所述馈电端口连接有所述阻抗匹配微带线，所述阻抗匹配微带线为开口朝左下方的L形结构，所述阻抗匹配微带线的左端与所述馈电端口连接。所述阻抗匹配微带线的另一端与所述馈电微带线连接。
[0013]优选的，所述介质基板厚度为0.508mm，相对介电常数为2.2 ;所述矩形缝隙加载薄单层介质宽带微带贴片天线的工作波段为波长17.12?19.07mm的Ku波段，中心频率λ。波长为18.18mm。
[0014]优选的，所述微带贴片的长度为0.473 λ ^、宽度为0.287 λ ^，所述加载缝隙一、加载缝隙二和加载缝隙三的长度均为0.237 λ ^，缝宽为0.15?0.2mm ;所述加载缝隙一距左窄边的距离和加载缝隙三距右窄边的距离均为0.167 λ P
[0015]优选的，所述阻抗匹配微带线、馈电微带线与所述微带贴片共面，所述阻抗匹配微带线宽度为0.88mm，横向长度为2.94mm，纵向长度为2.46mm。
[0016]优选的，由两个以上的所述矩形缝隙加载薄单层介质宽带微带贴片天线组成天线阵，以窄边方向为扫描方向时，所述天线阵的工作频率为15.73?17.52GHz，工作波段为波长17.12?19.07mm的Ku波段，中心频率λ。波长为18.18mm。
[0017]通过上述技术方案，本发明提出的一种矩形缝隙加载薄单层介质宽带微带贴片天线，采用与微带贴片共面的阻抗匹配微带线和馈电微带线激励单层辐射贴片，可以与微带功分网络一起印刷在介质基板上，降低大型平面微带天线阵的加工难度；采用薄型介质基板，有利于微带功分网络的设计和降低天线重量；采用单层介质基板，一方面可使天线结构最简单，另一方面使天线的材料与加工成本降至最低；馈电端口位于微带贴片的右窄边的上端，在馈电微带线与矩形微带贴片之间增加一段具有阻抗匹配功能的L形结构的阻抗匹配微带线，一方面增加调谐范围，展宽天线的带宽，另一方面可以减小天线整体尺寸，便于单元组阵；辐射天线上的加载缝隙深入到宽带微带贴片天线内部，实现天线良好匹配。总之，本发明提出的一种矩形缝隙加载薄单层介质宽带微带贴片天线结构简单紧凑、横截面小、重量轻、成本低、加工简单且展宽了带宽。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本发明实施例所公开的一种矩形缝隙加载薄单层介质宽带微带贴片天线的正视结构示意图；
[0020]图2为本发明实施例所公开的一种矩形缝隙加载薄单层介质宽带微带贴片天线的侧视结构示意图；
[0021]图3为本发明实施例所公开的一种矩形缝隙加载薄单层介质宽带微带贴片天线的电压驻波比图；
[0022]图4为本发明实施例所公开的一种矩形缝隙加载薄单层介质宽带微带贴片天线在15.81GHz频点上的仿真方向图；
[0023]图5为本发明实施例所公开的一种矩形缝隙加载薄单层介质宽带微带贴片天线在16.2GHz频点上的仿真方向图；
[0024]图6为本发明实施例所公开的一种矩形缝隙加载薄单层介质宽带微带贴片天线在16.62GHz频点上的仿真方向图；
[0025]图7为本发明实施例所公开的一种矩形缝隙加载薄单层介质宽带微带贴片天线在17.0lGHz频点上的仿真方向图；
[0026]图8为本发明实施例所公开的一种矩形缝隙加载薄单层介质宽带微带贴片天线在17.4GHz频点上的仿真方向图。
[0027]图中数字和字母所表示的相应部件名称:
[0028]1.微带贴片11.加载缝隙一 12.加载缝隙二
[0029]13.加载缝隙三 2.阻抗匹配微带线 3.介质基板
[0030]4.馈电微带线。
【具体实施方式】
[0031]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例