专利名称：：共面波导加权串馈天线的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种共面波导加权串馈天线，应用于雷达系统及通信系统中的天线和馈电网络。
背景技术：
：共面波导与传统的微带线比较也有其独到之处；制造简单、使有源无源器件表面贴装的串并联更容易、降低了表面波引起的损耗。另外由于共面波导的特性阻抗由信号带线宽度和槽线宽度的比例决定，所以它的尺寸可以根据实际需求灵活调整。为了实现天线波束的特定要求，将采用适当的天线阵幅度相位分布，这使得天线阵列的馈电网络结构复杂，且引入了较大的损耗，降低了天线的辐射效率，特别是在高频应用情况下，这种现象尤为严重。与的并联馈电相比，串联馈电可以显著縮短馈电网络中微带传输线的长度，降低馈电网络的损耗，这种馈电方式在固定波束天线中广为采用。传统的微带串馈天线具有主瓣宽度窄、交叉极化电平低等优异特性，被广泛应用于微波毫米波雷达和通信系统之中。目前已有的微带串馈天线均大多采用等幅串馈方式，这样就无法避免地存在一些缺陷(1)微带线的特性阻抗由带线的宽度和长度决定，所以它的尺寸不能调整。(2)等幅串馈的辐射能量不能控制各个单元的辐射能量，因此不能有效地副瓣电平。
发明内容本发明提供一种主瓣宽度窄、交叉极化电平低的共面波导加权串馈天线，本发明能够控制各个辐射单元的辐射能量，有效地降低天线副瓣电平。本发明采用如下技术方案—种共面波导加权串馈天线，包括介质基片，在介质基片的一个表面上设有上地面和微带天线阵，在上地面和微带天线阵之间设有缝隙，组成所述微带天线阵的第一微带天线单元、第二微带天线单元、第三微带天线单元、第四微带天线单元.......第n微带天线单元的宽度不等，n为正整数，在介质基片的下表面设有下层地面，下地面与上地面通过金属化通孔连接。共面波导加权串馈天线在一块介质基片上形成了整个天线和馈电系统。天线是由六个甚至更多加权共面波导辐射单元串接而成。各个辐射单元与地板之间的缝隙是固定的。各辐射单元之间的间距也是固定值(入g)，各辐射单元之间连接线约为入g/2(Ag为导波波长)以保证最大辐射方向为边射。辐射单元的阻抗小于50Q呈容性，辐射单元连接线的阻抗大于50Q呈感性，二者组成LC谐振器使其谐振在中心频率点。性能稳定的板材及成熟的PCB加工工艺可以保证制造的精度和可靠性。与现有技术相比，共面波导加权串馈天线具有以下优点1)本发明采用加权串馈的技术措施，天线采用加权串馈的方式，可以控制各个辐3射单元的辐射能量，有效地降低天线副瓣电平，可以满足苛刻的副瓣要求使其具有主瓣宽度窄、交叉极化电平低。主瓣宽度窄提高了天线的定向辐射能力，使其能够满足苛刻定向性需要；而交叉电平低可以更好地消除噪声，保证极化的纯度。2)馈电端的特性阻抗由信号带线宽度和槽线宽度的比例决定，所以馈电端的尺寸(即信号带线和槽线的尺寸)可以根据实际需求灵活调整，这一优点在有利于天线和前端系统集成整体系统。3)性能稳定的板材及成熟的PCB加工工艺使得天线制造精度高，可以批量生产。图1为本发明的结构主视图，其中，Wl-W6辐射单元宽度，a为共面波导缝隙宽度，s为馈电中间线宽度，g为馈电缝隙宽度，L为连接线长度，W为连接线宽度。是本发明的背视图。图2是本发明的背视图。图3是本发明的回波损耗的计算和测试结果图。图4是本发明E面方向图。图5是本发明H面方向图。具体实施方式实施例1—种共面波导加权串馈天线，包括介质基片l，，在介质基片1的一个表面上设有上层地面2和微带天线阵3，在上地面2和微带天线阵3之间设有缝隙4，组成所述微带天线阵3的第一微带天线单元、第二微带天线单元、第三微带天线单元、第四微带天线单元.......第n微带天线单元的宽度不等，n为正整数。在介质基片的下表面设有下层地面5，下地面5与上地面2通过金属化通孔6连接。微带天线单元之间有满足如下关系式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(2)其中gi为各个微带单元的归一化辐射电导，q为第i结的反射系数，GH为第i个单元的辐射电导，通过辐射电导Gri可以求得各个辐射单元的辐射宽度Wi，ai，a2，...，A，...，^为归一化加权系数，通过辐射电导可以求取各个辐射单元的辐射宽度Wi方法是目前共知的方法，具体方法是<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>K。为自由空间的波数(K。=2c/f》，其中c为自由空间的波速，^为天线的中心频率。例如该方法可以采用泰勒加权法求归一化系数，所述ai为归一化加权系数，具体方法是求各个辐射单元的泰勒加权激励幅度ti其中々=S+22S,(銜)eos(，)(4)式中p=<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>/=012...#(单元总数为奇数2iV+l)i=012...JV-1(单元总数为偶数2W)q为泰勒因子(可查"TheoryandApplicationofAntennaArrays，ileyNewYork，1974，此处取q=5)，L为线阵总长度，N为正整数，d=L/(单元数-1)s=<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>2)其中，吖为展宽因子^「2J利用°'—^求得各个辐射单元的加权系数ai。置实施实例2我们在10.65GHz上实现了以上介绍的共面波导加权串馈天线。基片介电常数为2.65，基片高度为lmm。具体设计参数见下表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>本发明对第一微带天线单元、第二微带天线单元、第三微带天线单元、第四微带天线单元.......第n微带天线单元的宽度满足上实施例所述。对天线进行了测试及仿真，其结果如下参照图3，所设计的天线的最小回波损耗为_20dB。回波损耗小于-10dB时天线带宽为260MHz(10.54GHz-10.8GHz)，实线为测试曲线，虚线为仿真曲线。参照图4，所设计的天线副瓣为-16dB，与等幅加权副瓣电平-13dB相比较，天线副瓣有3dB的下降，达到了加权串馈的预期效果。共面波导加权串馈天线的工作原理及工作过程天线能量通过馈电端后逐级辐射，天线的辐射是通过辐射单元纵向的等效辐射缝隙来辐射的。根据各个辐射单元辐射能量的比例求出各个辐射单元的辐射电导，再根据辐射电导计算出各个辐射单元的辐射宽度。各辐射单元之间连接线约为入/2(Ag为导波波长)以保证最大辐射方向为边射。辐射单元辐射宽度的调整目的是要控制各个辐射单元的辐射能量进而有效的降低副瓣。辐射单元与连接线组成一个谐振单元使得每个辐射单元都工作在谐振条件下，从而使得天线有较小的插入损耗。辐射单元之间连接线约为Ag/2(Ag为导波波长)以保证最大辐射方向为边射。本发明利用共面波导做馈电部分，天线采用共面波导结构可以有效的抑制表面波，减少天线的损耗，提高辐射效率。在共面波导阵列单元设计中引入了加权理论，精准的控制各个辐射单元的辐射能量，从而有效的降低天线副瓣。权利要求一种共面波导加权串馈天线，包括介质基片(1)，其特征在于在介质基片(1)的一个表面上设有上地面(2)和微带天线阵(3)，在上地面(2)和微带天线阵(3)之间设有缝隙(4)，组成所述微带天线阵(3)的第一微带天线单元、第二微带天线单元、第三微带天线单元、第四微带天线单元、......第n微带天线单元的宽度不等，n为正整数，在介质基片的下表面设有下层地面(5)，下地面(5)与上地面(2)通过金属化通孔(6)连接。2.根据权利要求1所述的共面波导加权串馈天线，其特征在于第一微带天线单元、第二微带天线单元、第三微带天线单元、第四微带天线单元.......第n微带天线单元满足公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中gi为各个微带单元的归一化辐射电导，ri为第i结的反射系数，GH为第i个单元的辐射电导，通过辐射电导GH可以求得各个辐射单元的辐射宽度Wi，ai，a2，...，ai，...，an为归一化加权系数。全文摘要一种共面波导加权串馈天线，包括介质基片，在介质基片的一个表面上设有上地面和微带天线阵，在上地面和微带天线阵之间设有缝隙，组成所述微带天线阵的第一微带天线单元、第二微带天线单元、第三微带天线单元、第四微带天线单元、......第n微带天线单元的宽度不等，n为正整数。共面波导加权串馈天线在一块介质基片上形成了整个天线和馈电系统。天线是由六个甚至更多加权共面波导辐射单元串接而成。各个辐射单元与地板之间的缝隙是固定的。各辐射单元之间的间距也是固定值λg，各辐射单元之间连接线约为λg/2(λg为导波波长)以保证最大辐射方向为边射。辐射单元的阻抗小于50Ω呈容性，辐射单元连接线的阻抗大于50Ω呈感性。文档编号H01Q13/10GK101697379SQ20091018494公开日2010年4月21日申请日期2009年10月21日优先权日2009年10月21日发明者华光,杜小东,洪伟申请人:东南大学;