微波基板3背面对应槽线过渡9与辐 射开口 5连接处位置，且金属微带线7另一端连接有扇形匹配阻抗8 ; Y向天线单元阵列2包括共用的微波基板23,微波基板23正面设有多个相同的金属辐 射面24,每个金属辐射面24中分别设有喇叭形的辐射开口 25,各个辐射开口 25的喇叭形 口部分别设置在微波基板23正面上端，各个辐射开口 25的喇叭形根部分别设置在微波基 板23正面下部，且每个金属辐射面24上分别设有与辐射开口 25喇叭形根部连通的圆口型 的槽线过渡29,微波基板23下端穿过底座210底面并向下超过X向天线单元阵列微波基板 3下端，且微波基板23下端对应各个金属辐射面24底部位置分别连接有SSM同轴连接器 26,微波基板23背面对应各个金属辐射面24分别设置有金属微带线27,金属微带线27 - 端分别向下延伸至微波基板23背面下端并与位置对应的SSM同轴连接器26连接，金属微 带线27另一端分别延伸至微波基板23背面对应槽线过渡29与辐射开口 25连接处位置， 且金属微带线27另一端分别连接有扇形匹配阻抗28,由共用的微波基板23与各个金属辐 射面24、辐射开口 25、槽线过渡29、金属微带线27、SSM同轴连接器26、扇形匹配阻抗28 构成各个Y向天线单元。
[0018] 本发明包含有三个主要部分：X向天线单元1构成的X向天线单元阵列、Y向天线 单元阵列2，X向天线单元、Y向天线单元结构相似，它们的金属福射面和金属微带线都集成 在微波基板上(分别在微波基板正面和背面)。
[0019] 金属辐射面上设计特定曲率的辐射开口，配合特点厚度的微波基板，以保证在 12GHz-24GHz全频段范围内，电磁波的辐射方向图能够达到要求的指标。具体设计指标见表 1〇
[0020] 表1天线单元辐射开口指标
本发明中，金属微带线将SSM同轴连接器的电磁波信号引入，通过与槽形过渡的电磁 波耦合作用，将电磁波信号耦合至槽形过渡上，进而由天线的金属辐射面将电磁波辐射到 空间。扇形匹配阻抗用于调节传输线的阻抗值，使得金属微带线与槽形过渡能够有很好阻 抗匹配效果和电磁耦合效果，提升电磁波传输效率。同时，槽形过渡的开槽宽度和金属微带 线的线宽同时要做到阻抗匹配，减小电磁波的反射。其中X向天线单元和Y向天线单元的 区别是Y向天线单元的微带线长度和微波基板长度比X向天线单元的长1/4波长，具体设 计指标见表2。
[0021] 表2天线单元设计参数表
本发明中，馈电网络主要由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)材料的底座和SSM同轴连接器 构成，按照阵列天线的布阵结构，对底座进行刻槽，打孔。X向、Y向天线单元阵列分别插入 底座的槽中，SSM同轴连接器用螺钉固定在底座上，SSM同轴连接器的中心与金属微带线 搭接后用焊锡焊牢。底座对天线单元阵列和SSM同轴连接器起到布局、紧固和支持作用， 同时与微波基板具有较匹配的膨胀系数。本发明中底座设计体现在X、Y向天线单元阵列下 端在Z方向上是错开的，因此可以使相邻SSMA同轴连接器中心靠的更加紧密，防止栅瓣出 现，同时，Z向上错开的部分可以拉长馈电单元的金属微带线长度，在双极化过程中起到相 位匹配的作用。
【主权项】
1. 一种基于交错馈电底座的宽带vivaldi阵列天线，其特征在于：包括有底座，底座上 插接有多个X向天线单元，以X向作为行向，多个X向天线单元呈行列阵列排列构成X向天 线单元阵列，且X向天线单元阵列中相邻两列之间有间隙，底座上位于X向天线单元阵列中 相邻两列之间还分别插接有Y向天线单元阵列，每个Y向天线单元阵列由多个共用同一微 波基板的多个Y向天线单元构成，所述X向天线单元、Y向天线单元下端分别从底座底面中 穿出，且Y向天线单元下端向下超过X向天线单元。2. 根据权利要求1所述的一种基于交错馈电底座的宽带vivaldi阵列天线，其特征在 于：所述X向天线单元阵列中，X向天线单元包括竖向的微波基板，微波基板正面设有金属 辐射面，金属辐射面中设有喇叭形的辐射开口，且辐射开口的喇叭形口部设置在微波基板 正面上端，辐射开口的喇叭形根部设置在微波基板正面下部，且金属辐射面上设有与辐射 开口喇叭形根部连通的槽线过渡，每个微波基板下端分别穿过底座底面，且每个微波基板 下端分别连接有SSM同轴连接器，每个微波基板背面分别设置有金属微带线，金属微带线 一端向下延伸至微波基板背面下端并与SSMA同轴连接器连接，金属微带线另一端延伸至 微波基板背面对应槽线过渡与辐射开口连接处位置，且金属微带线另一端连接有扇形匹配 阻抗； 所述Y向天线单元阵列包括共用的微波基板，微波基板正面设有多个相同的金属辐射 面，每个金属辐射面中分别设有喇叭形的辐射开口，各个辐射开口的喇叭形口部分别设置 在微波基板正面上端，各个辐射开口的喇叭形根部分别设置在微波基板正面下部，且每个 金属辐射面上分别设有与辐射开口喇叭形根部连通的槽线过渡，槽线的圆形开口用于电容 性匹配，微波基板下端穿过底座底面并向下超过X向天线单元阵列微波基板下端，且微波 基板下端对应各个金属辐射面底部位置分别连接有SSM同轴连接器，微波基板背面对应 各个金属辐射面分别设置有金属微带线，金属微带线一端分别向下延伸至微波基板背面下 端并与位置对应的SSM同轴连接器连接，金属微带线另一端分别延伸至微波基板背面对 应槽线过渡与辐射开口连接处位置，且金属微带线另一端分别连接有扇形匹配阻抗，由共 用的微波基板与各个金属辐射面、辐射开口、槽线过渡、金属微带线、SSM同轴连接器、扇形 匹配阻抗构成各个Y向天线单元。
【专利摘要】本发明公开了一种基于交错馈电底座的宽带vivaldi阵列天线，包括有底座，底座上插接有多个X向天线单元构成的X向天线单元阵列，X向天线单元阵列中相邻两列之间有间隙，间隙中插接有Y向天线单元阵列，每个Y向天线单元阵列由多个共用同一微波基板的多个Y向天线单元构成，X向天线单元、Y向天线单元下端分别从底座底面中穿出，且Y向天线单元下端向下超过X向天线单元。本发明与现有技术相比，装配简单、性能可靠、可有效解决波长和阵元间距之间的矛盾，实现了大带宽、防栅瓣的三维阵列天线组阵结构。
【IPC分类】H01Q21/00, H01Q1/50, H01Q1/38, H01Q21/24
【公开号】CN105244609
【申请号】CN201510547849
【发明人】桑磊, 李祥祥, 卢保军
【申请人】合肥工业大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年8月31日