低轮廓圆极化微带天线的制作方法

文档序号:10119190
低轮廓圆极化微带天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及通信、测控领域中的一种低轮廓圆极化微带天线,本实用新型较适合应用于要求圆极化辐射天线的通信、测控系统中。
【背景技术】
[0002]目前在通信、测控系统中可以形成圆极化的微带天线主要有以下几种结构形式,在性能上虽各有特点,但均存在某种不足。
[0003]1、切角圆极化微带天线:该形式天线结构简单,轮廓低,但天线轴比、驻波带宽小于2%0
[0004]2、外接圆极化电桥的圆极化微带天线形式,该形式的微带天线轴比、驻波带宽较宽通常其小于3dB轴比带宽大于15%,小于2的驻波带宽大于20%,但外接圆极化电桥占用空间较大、馈线冗长、差损较大,不利于天线、网络一体化设计。
[0005]3、缝隙耦合圆极化微带天线,该形式的圆极化微带天线与传统的圆极化微带天线比较,具有阻抗、轴比带宽宽的特点,但由于缝隙结构的不对称性,往往需要加载隔离电阻实现较宽的轴比带宽,这样产生了两个问题:一方面,隔离电阻需要人工焊接,当阵列规模较大时,需要巨大的工作量,又很难保证单元焊接的一致性;另一方面,隔离电阻会产生一定的差损,导致辐射增益不同程度的下降。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于避免上述【背景技术】中的不足之处而提供一种低轮廓圆极化微带天线,本实用新型的特点是,阻抗、轴比带宽宽,结构紧凑、可实现天线、网络一体化设计等特点。
[0007]本实用新型是这样实现的:低轮廓圆极化微带天线,包括从上到下由介质柱7依次支撑固定的上层介质板1、中间层介质板2、底层介质板3和反射铝板4,上层介质板1的下表面敷刻有正方形的上层贴片5,中间层介质板的下表面敷刻有正方形的中间层贴片6,底层介质板3的上表面设有金属地,底层介质板3的下表面设有圆极化馈电网络12,其特征在于:中间层介质板2的上表面设有两个圆形电容片9,两个圆形电容片的圆心9与中间层贴片6的几何中心夹角为90°,两个圆形电容片9的圆心投影位于中间层贴片6组成区域内,且均偏离中间层贴片6的几何中心;两个圆形电容片9均通过金属探针8与圆极化馈电网络12的两个输出端对应相连。
[0008]其中,所述的圆极化馈电网络12包括威尔金森功分器结构11和90°移相段10,威尔金森功分器结构11由输入端、第一阻抗变换段至第三阻抗变换段和第一输出端至第二输出端组成,第一输出端通过90°移相段10与第一金属探针相连接,第二输出端与第二金属探针相连接。
[0009]本实用新型与【背景技术】比较有如下优点:
[0010]1、本实用新型设置了一种低轮廓圆极化微带天线单元1部件,该低轮廓圆极化微带天线由上层介质板1、中间层介质板2、底层介质板3、反射铝板4、介质柱7构成,提出了顶馈耦合的馈电方式,能在宽频带内产生高质量的圆极化定向波束,其小于3dB轴比带宽大于15%,小于2的驻波带宽大于20%。
[0011]2、本实用新型整个天线结构简单、紧凑,与其他圆极化微带天线比较无需焊接隔离电阻,且可满足宽带圆极化辐射要求,同时该设计实现了天线与网络一体化设计,可实现阵列天线设计,适用于要求圆极化天线的通信系统中。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型三维结构示意图;
[0013]图2是本实用新型中间层馈电结构示意图;
[0014]图3是本实用新型底层馈电网络示意图。
【具体实施方式】
[0015]参照图1、图2,图3,本实用新型由上层介质板1、中间层介质板2、底层介质板3、反射铝板4和介质柱7构成。图1是本实用新型三维结构示意图,给出了各部件间的相对位置关系;图2是本实用新型中间层馈电结构示意图;图3是底层馈电网络示意图。
[0016]上层介质板1的下表面敷刻有正方形的上层贴片5,其中上层贴片5作用是辐射或接收圆极化电磁信号,完成电磁信号转换,实施例采用印制板敷铜结构,该辐射贴片的安装方向是朝下的,此设计是考虑到介质板对辐射贴片可起到保护作用;
[0017]中间层贴片6位于中间层介质板2的下表面,其作用是耦合上层贴片5接收到的信号;
[0018]圆形电容片9位于中间层介质板2的上表面,两个圆形电容片的圆心9与中间层贴片6的几何中心夹角为90°,两个圆形电容片9的圆心投影位于中间层贴片6组成区域内,且均偏离中间层贴片6的几何中心,它的作用是改善天线的阻抗匹配;
[0019]圆极化馈电网络12位于底层介质板3的下表面,包括威尔金森功分器结构11和90°移相段10,威尔金森功分器结构11的第一输出端13通过90°移相段10与第一金属探针相连接,第二输出端15与第二金属探针相连接,输入端14与同轴相连接。该馈电网络不仅实现了对中间层贴片的激励,还实现了对信号等功率分配和90°相差的功能,这是实现圆极化的必要条件,其中,90°移相段10是实现了两路信号90°相差;
[0020]金属地位于底层介质板3的上表面,它的左右是保证贴片的辐射为法向辐射;
[0021]金属探针8分别连接电容片和圆极化馈电网络分路终端,作用是实现信号通过金属探针8经由圆极化馈电网络传送的贴片上,进而辐射到自由空间;
[0022]反射铝板4保证了信号的定向辐射,同时抑制了圆极化馈线网络的寄生辐射,保证了天线的电磁兼容;
[0023]介质柱7对各层之间起到了支撑作用,与金属螺钉比较同时它的重量轻对天线辐射影响小。
[0024]本实用新型工作原理如下:当发射信号时,发射机发射信号,通过同轴电缆输入到圆极化馈电网络11,圆极化馈电网络11将信号分为幅度相等,相差90°的两路信号,并由圆形电容片9在中间层贴片6激励器起圆极化电磁波,该圆极化波通过空间耦合方式在上层贴片5上激励起电磁波,并由它辐射到自由空间。天线的接收和发射为互易过程,信号由辐射贴片5接收到,并通过空间耦合方式耦合到中间层贴片6,并由圆极化馈电网络11提取合成信号,最终由同轴电缆输出到外接接收机。
【主权项】
1.低轮廓圆极化微带天线,包括从上到下由介质柱(7)依次支撑固定的上层介质板(1)、中间层介质板(2)、底层介质板(3)和反射铝板(4),上层介质板⑴的下表面敷刻有正方形的上层贴片(5),中间层介质板的下表面敷刻有正方形的中间层贴片¢),底层介质板(3)的上表面设有金属地,底层介质板(3)的下表面设有圆极化馈电网络(12),其特征在于:中间层介质板(2)的上表面设有两个圆形电容片(9),两个圆形电容片的圆心(9)与中间层贴片(6)的几何中心夹角为90°,两个圆形电容片(9)的圆心投影位于中间层贴片(6)组成区域内,且均偏离中间层贴片(6)的几何中心;两个圆形电容片(9)均通过金属探针(8)与圆极化馈电网络(12)的两个输出端一一对应相连。2.根据权利要求1所述的低轮廓圆极化微带天线,其特征在于:所述的圆极化馈电网络(12)包括威尔金森功分器结构(11)和90°移相段(10),威尔金森功分器结构(11)由输入端、第一阻抗变换段至第三阻抗变换段和第一输出端至第二输出端组成,第一输出端通过90°移相段(10)与第一金属探针相连接,第二输出端与第二金属探针相连接。
【专利摘要】本实用新型公开了低轮廓圆极化微带天线,涉及通信、测控领域。本微带天线包括上层介质板1、中间层介质板2、底层介质板3、反射铝板4和介质柱7,中间层介质板2的上表面正交设置有两个圆形电容片9,两个圆形电容片9的圆心投影位于中间层贴片6组成区域内,且均偏离中间层贴片6的几何中心;两个圆形电容片9均通过金属探针8与圆极化馈电网络12的两个输出端一一对应相连。本实用新型根据通信、测控对极化纯度、安装空间要求设计,是驻波带宽宽、轴比带宽宽的微带天线结构,本实用新型还具有轮廓低、尺寸小、易集成等特点,本实用新型特别适用于通信、测控系统中飞行器载体高性能低轮廓圆极化天线的制造。
【IPC分类】H01Q1/38, H01Q13/08
【公开号】CN205029013
【申请号】CN201520761955
【发明人】宋长宏, 王涛, 路志勇
【申请人】中国电子科技集团公司第五十四研究所
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年9月29日
再多了解一些
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1