一种低剖面指向可调共形天线的制作方法

本发明涉及通信天线技术领域，尤其涉及一种低剖面指向可调共形天线，与载体共形的波束指向在一定范围内可以调整。

背景技术：

目前的弹载很多天线的最大辐射方向需要指向载体的尾部，形成一个俯仰角指向偏离法向的一种方向图，由于平台空间的限制，不能使用复杂的阵列天线或使用馈电网络，天线的尺寸还要尽可能小，剖面要低，并且要与载体共形设计。因此需要设计一种结构简单、单点馈电、又可以与载体共形、方向图的俯仰角具有一定指向的天线。对于低剖面、共形天线来说，微带天线是最适合低剖面应用的天线类型，微带天线可以适当弯曲以适应平台的曲度，与平台达到共形的目的。通过用多个微带天线单元进行布阵，并且对不同的单元配以不同的相位的方式可以实现天线方向图的指向设置，但是这种设置方式所用天线的尺寸大，还需要增加馈电及移相网络，结构复杂。因此，需设计一种不使用馈电及移相网络的结构简单的微带天线，同时波束指向在一定范围内可以调整。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明公开了一种低剖面指向可调共形天线，能够同时实现小型化、低剖面的与载体共形，并且波束指向可局部调整。

为实现上述目的，本发明一种低剖面指向可调共形天线，包括微波pcb板、结构板以及射频连接器；

其中，所述微波pcb板包括设有信号线的信号面和设有地线的地面，所述地面上设有由上至下竖直排成一列的四个矩形微带阵元，其中一个微带阵元为馈电微带阵元，馈电微带阵元上设有馈电点，射频连接器的内导体与微波pcb板的信号线在馈电点处焊接，射频连接器的外导体与微波pcb板分别安装在结构板的下端面和上端面，其中，微波pcb板的地面与结构板的上端面相对。

其中，通过改变各个微带阵元的长宽尺寸改变天线的工作频率，改变各个微带阵元间的距离。

其中，所述微波pcb板为低损耗类型材料、柔性材料或高介电常数材料。

其中，所述结构板采用铝合金板材加工而成。

其中，所述射频连接器的内导体通过焊接的方式固定在馈电点处，外导体通过螺钉、螺母安装在结构板上。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的低剖面指向可调共形天线属于单馈点微带天线，没有馈电网络，可以实现波束指向在一定范围内的调整，通过单个馈电激励点和四个微带天线单元实现，天线结构简单、尺寸小。

附图说明

图1为本发明的天线结构示意图；

其中，1-微波pcb板，2-结构板，3-射频连接器；

图2为本发明pcb板的信号面和地面示意图；

其中图2(a)为信号面，图2(b)为地面；

图3为本发明的c频段天线俯仰面方向图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

本实施例的低剖面指向可调共形天线包括微波pcb板1、结构板2以及射频连接器3，如图1所示。其中，微波pcb板1是天线的辐射主体，包括信号面和地面，如图2所示。

所述信号面上设有由上至下竖直排成一列的四个矩形微带阵元，依次为a1、a2、a3、a4，根据极化的不同类型选择需要激励的微带阵元。本实施例中射频连接器对微带阵元a3进行馈电激励，当微带阵元被激励的时候，会向空间辐射一定频率的信号，辐射方向为阵元的法向方向，同时相邻的微带阵元通过能量的耦合也会在阵面产生电流分布，从而产生能量的二次辐射，四个阵元的辐射信号在空中矢量叠加，俯仰角指向偏离法向，指向微带阵元a1方向与法向之间，角度的范围从40度到60度左右。微带阵元a3的尺寸为相应频率下的谐振辐射尺寸；微带阵元a4的尺寸比微带阵元a3稍大一些，有助于提高辐射方向的增益；微带阵元a1和微带阵元a2的尺寸与微带阵元a3接近。微带阵元a2和微带阵元a3间的间距对辐射角度的调整起主要作用，间距越大俯仰角越低，其它阵元间的间距对辐射角度的调整起辅助作用，对驻波的匹配有一定贡献。相邻阵元的间距范围为0mm到3mm。

微波pcb板可以根据应用需求选择不同的类型材料，比如低损耗类型材料可以增加辐射增益，柔性材料可以更大范围地弯曲，高介电常数材料可以更好地缩小天线的口径。微波pcb板安装在结构板上，以便往载体上安装。

本发明适用于uhf频段至ku频段，以c频段为例对本发明的低剖面指向可调共形天线的设计过程进行说明：

①微波pcb板如图2所示，其中，图2(a)为地面，图2(b)为信号面。pcb板采用厚度为3.18mm的双面rogers5880微波板，介电常数为2.2。保留图2(b)中的信号线(白色部分)和图2(a)中的地线(白色部分)，将其它部位(黑色部分)的铜皮腐蚀掉。图2(b)中的信号线包括a1、a2、a3、a4四个微带阵元。其中微带阵元a3为直接馈电的辐射单元，长20mm，宽23mm，与微带阵元a4的间距为1mm，微带阵元a3的x1点处的黑色圆形区域打直径1.3mm的通孔并进行金属化处理，设为馈电点，用于连接射频连接器的内导体；微带阵元a4的尺寸为长24mm，宽25mm；微带阵元a2与微带阵元a3的间距为2.5mm，微带阵元a2的尺寸为长20mm，宽21mm；微带阵元a1与微带阵元a2的间距为1.8mm，微带阵元a1的尺寸为长20mm，宽21mm。

按此尺寸制作的天线俯仰角方向图指向60度，如图3所示。调整各个单元的长宽尺寸可以调整工作频率，调整单元间的距离和微带阵元a4的宽度可以调整方向图在俯仰角的指向，俯仰角度在40度到60度之间。

②结构板采用3mm厚的铝合金板材加工而成，用于支撑微波pcb板，并作为射频连接器的安装载体。

③射频连接器采用华达牌型号为sma-kfd20的射频连接器，内导体通过焊接的方式固定在微波pcb板上的x1点处，外导体通过螺钉、螺母安装在结构板上。

天线组装时，首先将射频连接器通过螺钉、螺母安装在结构板的下端面。再将微波pcb板的地面通过导电胶粘结在结构板的上端面，并将射频连接器的内导体与微波pcb板的信号线在x1点处焊接。

天线使用前首先将两端都是sma阳头的射频电缆的一端与天线的pcb板上的sma-kfd20连接器相连，另一端和要连接的电子设备相连。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种低剖面指向可调共形天线，能够同时实现小型化、低剖面的与载体共形，并且波束指向可局部调整。本发明的低剖面指向可调共形天线属于单馈点微带天线，没有馈电网络，可以实现波束指向在一定范围内的调整，通过单个馈电激励点和四个微带天线单元实现，天线结构简单、尺寸小。

技术研发人员：曲晓云;杨志群;于常永;张慧萍
受保护的技术使用者：山东航天电子技术研究所
技术研发日：2018.09.06
技术公布日：2019.02.01