一种双极化腔体阵列天线的制作方法

1.本实用新型涉及到天线技术领域，特别涉及一种双极化腔体阵列天线。


背景技术：

2.随着通信技术的发展，特别是卫星通信的日益成熟，要求通信终端具备双极化特性，这其中主要涉及双圆极化的实现，而双线极化作为实现双圆极化的重要基础，受到了越来越多的关注。除要求双极化特性外，车载、机载与星载等小型化平台又对天线剖面高度以及效率有着严格的要求，同时在电子战等电子对抗方面，要求天线具备一定的耐功率特性。
3.喇叭天线与抛物面天线剖面较高，而微带阵列天线虽然可以做到低剖面，但由于存在介质损耗较高及工艺的要求严格等问题，其效率难以达到较高的水平，同时其耐功率能力有限。为此急需解决阵列天线在低剖面条件下的双极化、高效率与耐功率设计问题。


技术实现要素：

4.针对上述背景技术中存在的问题，本实用新型提出一种双极化腔体阵列天线。该天线在有限高度内设计了两套馈电网络，采用金属腔体辐射结构，同时结合寄生贴片与准空气同轴线结构，实现了阵列的双极化低剖面高效率特性，并且具有耐功率与结构稳定可靠性高等特点。
5.为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：
6.一种双极化腔体阵列天线，包括寄生贴片层1、辐射腔体层2、馈电腔体层3以及馈电网络层4，所述寄生贴片层、辐射腔体层、馈电腔体层、馈电网络层从上到下依次设置；
7.所述寄生贴片层，包括作为其主体的第一介质基板；第一介质基板的下表面设有多组十字形金属贴片5，每组十字形金属贴片与下层辐射腔体层中的一个田字形腔体上下对应；
8.所述辐射腔体层，由多个田字形腔体构成；所述田字形腔体上方的寄生贴片层中的一组十字形金属贴片对应，田字形腔体下方与馈电腔体层中的一组馈电腔体对应；
9.所述馈电腔体层，由多组馈电腔体构成；每个馈电腔体由一个矩形腔体与一个馈电柱构成，其中馈电柱和矩形腔体一一对应，馈电柱位于对应的矩形腔体的中心处；同一组馈电腔体的四个矩形腔体呈方形环状排布，馈电腔体的中轴线和田字形腔体的中轴线重合；四个矩形腔体长边与田字形辐射腔体的对应边平行；所述馈电柱上端与其对应的矩形腔体的长边壁面相连，馈电柱下端与馈电网络层中馈电网络的对应分路端相连；
10.所述馈电网络层，从上至下依次包括水平极化馈电网络层和垂直极化馈电网络层；两个极化馈电网络均为准空气同轴结构，均由金属馈电内芯与包裹内芯的金属管腔构成，馈电网络的分路端与对应馈电腔体层中的馈电柱相连。
11.进一步的，所述十字形金属贴片每20个为1组，其中每5个为1小组，每一小组对应田字形辐射腔体的1/4。
12.进一步的，所述田字形腔体为金属结构，其内部设有十字交叉的金属隔板，金属隔
板高度小于田字形腔体高度。
13.进一步的，馈电网络内芯与其包裹的金属管腔之间通过间隔设置的介质支撑隔开。
14.本实用新型采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
15.1.本实用新型通过寄生贴片层的加载，改善了辐射腔体口面的场分布，使口面场更加均匀，提升了天线的口面效率。
16.2.本实用新型通过对传统波导阵列的改进，采用田字形辐射腔体结合馈电腔体层的形式在降低阵列剖面高度的同时，保证了天线的高效辐射特性。
17.3.本实用新型通过采用准空气同轴的全金属馈电网络，使得馈线的传输损耗减小到最低程度，进一步提高了阵列的效率，同时该种馈电结构具有耐功率、可靠性高与环境适应性高等特点。
附图说明
18.图1是本实用新型实施例中腔体阵列天线的爆炸图。
19.图2是图1中介质基板与十字形金属贴片的结构示意图。
20.图3是图1中辐射腔体层结构示意图。
21.图4是图1中馈电腔体层结构示意图。
22.图5是图1中馈电网络层的结构示意图。
23.图6是图5中水平极化馈电网络的结构示意图。
24.图7是图5中垂直极化馈电网络的结构示意图。
25.图8是本实用新型实施例驻波曲线图。
26.图9是本实用新型实施例水平极化俯仰面方向图。
27.图10是本实用新型实施例水平极化方位面方向图。
28.图中：1、寄生贴片层，2、辐射腔体层，3、馈电腔体层，4、馈电网络层，5、1组十字形金属贴片，6、1组馈电腔体，7、馈电腔，8、馈电柱，9、馈电网络内芯，10、金属管腔。
具体实施方式
29.下面，结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。
30.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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。
31.一种双极化腔体阵列天线，包括寄生贴片层1、辐射腔体层2、馈电腔体层3以及馈电网络层4，所述寄生贴片层、辐射腔体层、馈电腔体层、馈电网络层从上到下依次设置；
32.所述寄生贴片层，包括作为其主体的第一介质基板；第一介质基板的下表面设有多组十字形金属贴片5，每组十字形金属贴片与下层辐射腔体层中的一个田字形腔体上下对应；
33.所述辐射腔体层，由多个田字形腔体构成；所述田字形腔体上方的寄生贴片层中的一组十字形金属贴片对应，田字形腔体下方与馈电腔体层中的一组馈电腔体对应；
34.所述馈电腔体层，由多组馈电腔体构成；每个馈电腔体由一个矩形腔体与一个馈
电柱构成，其中馈电柱和矩形腔体一一对应，馈电柱位于对应的矩形腔体的中心处；同一组馈电腔体的四个矩形腔体呈方形环状排布，馈电腔体的中轴线和田字形腔体的中轴线重合；四个矩形腔体长边与田字形辐射腔体的对应边平行；所述馈电柱上端与其对应的矩形腔体的长边壁面相连，馈电柱下端与馈电网络层中馈电网络的对应分路端相连；
35.所述馈电网络层，从上至下依次包括水平极化馈电网络层和垂直极化馈电网络层；两个极化馈电网络均为准空气同轴结构，均由金属馈电内芯与包裹内芯的金属管腔构成，馈电网络的分路端与对应馈电腔体层中的馈电柱相连。
36.进一步的，所述十字形金属贴片每20个为1组，其中每5个为 1小组，每一小组对应田字形辐射腔体的1/4。
37.进一步的，所述田字形腔体为金属结构，其内部设有十字交叉的金属隔板，金属隔板高度小于田字形腔体高度。
38.进一步的，馈电网络内芯与其包裹的金属管腔之间通过间隔设置的介质支撑隔开。
39.下面为一更具体的实施例：
40.参照图1～图5，一种双极化腔体阵列天线，从最顶层向下依次为：寄生贴片层、辐射腔体层、馈电腔体层、馈电网络层。
41.寄生贴片层，由作为其主体的介质基板以及4
×
8规模的十字形金属贴片组构成，十字形金属贴片设于介质基板的下表面，每组由 20个十字形金属贴片构成，每组十字形金属贴片，对应辐射腔体层中的1个田字形辐射腔体，十字形金属贴片完全相同，其与介质基板由一单面板蚀刻而成。
42.所述辐射腔体层，由4
×
8规模田字形腔体构成，田字形腔体完全相同，所述田字形腔体上端与寄生贴片层中的一组十字形金属贴片对应，下端与馈电腔体层中的一组馈电腔体对应。
43.所述馈电腔体层，由4
×
8规模的馈电腔体组构成，每个馈电腔体由矩形腔与馈电柱构成，其中馈电腔与馈电柱一一对应，每组馈电腔体由四个矩形腔体呈环状结构围绕而成，腔体间并不连通，每组馈电腔体与1个田字形辐射腔体上下对应排布，四个矩形腔体长边分别与田字形辐射腔体的四个边框平行，馈电腔体长边中心与田字形辐射腔体“十”字内框上下垂直排布，所述馈电柱上端与馈电腔体宽壁相连，下端与馈电网络层中馈电网络的分路端相连。
44.所述馈电网络层，从上至下依次为水平极化馈电网络层和垂直极化馈电网络层。两个极化馈电网络均为准空气同轴结构，由金属馈电内芯与包裹内芯的金属管腔构成，馈电网络的分路端与对应馈电腔体层中的馈电柱相连。
45.一种双极化腔体阵列天线的结构如图1所示，从上到下依次为：从最顶层向下依次为：寄生贴片层1、辐射腔体层2、馈电腔体层3、馈电网络层4。
46.十字形金属贴片位于介质基板的下表面，介质基板材质为rogers 5880，介电常数为2.2，介质基板尺寸为200mm
×
400mm，厚度为 0.508mm，十字形金属贴片可以看成是6mm
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6mm的方形贴片四个角各挖掉1.5mm
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1.5mm的小方形而成。
47.辐射腔体层为全金属材质，本实施示例采用轻量化的铝合金材质。每个田字形辐射腔体口面尺寸为50mm
×
50mm，该辐射腔可以看成是50mm
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50mm矩形金属腔体内部通过十
字交叉的金属隔板分割而成，本实施例中，矩形金属腔体高度为25mm，金属隔板高度为 10mm，小于腔体高度，即辐射腔体上部为田字形结构，下部则为口字形结构。
48.馈电腔体层中每个馈电腔尺寸为24mm
×
8mm
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12mm，馈电腔四角作倒角处理，倒角半径为1mm，馈电腔体层中馈电柱为纯金属结构，由于其下端与不同极化的馈电网络相连，分为垂直极化馈电柱与水平极化馈电柱两种，相同极化的馈电柱与对应馈电腔的同侧宽壁相连，连接位置位于宽壁的中心。
49.馈电网络层中的准空气同轴结构的金属管腔截面尺寸为5mm
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5mm，两套馈电网络均设计成1分16的等幅同相网络，网络分支末端与馈电腔体层中的馈电柱相连，参照图6和图7。
50.整个阵列如图1所示，图2～图5的各部分通过定位销精确定位，并通过螺钉整合为一体。由图8可以看出，天线正在7.25ghz～8.4ghz 频段内驻波比＜2.5。由图9与图10可以看出本实施例方向图具有良好的对称性与较高的增益。
51.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡是在本实用新型权利要求范围内所作的修饰，均应均等变化与属于本实用新型权利要求的涵盖范围。