一种宽带宽角C/X双波段共口径相控阵天线的制作方法

本发明涉及天线领域，具体涉及一种宽带宽角c/x双波段双极化共口径相控阵天线。

背景技术：

1、随着高速集成电路的快速发展，无线通信设备正在向着多功能一体化、高速率和智能化方向不断迈进。通信设备的多功能一体化急切需要不同的多频/多极化的天线与其配合，为了减小天线在系统中的占用空间，一般要求天线单元具有多频段/宽带、多极化、小型化、易于集成等特点。而要满足这些要求，只有波束快速灵活切换的相控阵天线才能胜任，相比于机械扫描天线，相控阵天线具有体积小、重量轻、高速扫描、波束赋形灵活、指向精度高等特点，在波束切换时无需向传统机械扫描天线一样进行连续机械扫描控制和重新定位，具有更高的可靠性。另外，电子系统另一个发展趋势是集雷达、通信、干扰和电子支援等多功能于一体，导致安装的天线数目越来越多，给平台结构设计带来了巨大困难，众多天线不仅在安装位置上有冲突，同时会产生天线遮挡和电磁兼容等一些问题，为了避免各个天线之间的互相干扰，进一步减小天线在系统中的占用空间，相控阵天线也需向多频段共口径、多极化、集成化和宽角扫描等方向发展。目前传统相控阵天线大都基于单一功能是砷化镓芯片和微波器件微组装实现，存在功能单一、高复杂度、体积大和造价昂贵等问题，往往是制约整体通信系统体积和成本的关键。

2、可以理解的是，上述陈述仅提供与本发明有关的背景技术，而并不必然地构成现有技术。

技术实现思路

1、基于前述技术问题，本发明的目的是针对传统相控阵天线面临集成度低、成本高、带宽窄以及段间隔离低等难题，提供一种宽带宽角c/x双波段共口径相控阵天线，其提出了双波段、双极化低成本相控阵天线技术研究，该基于堆叠及交织结构的c/x共口径双极化天线，基于多层混压pcb加工制造工艺设计相控阵天线，开发宽带宽波束相控阵天线单元、并采用倒相馈电技术提高了单元隔离度，解决了带宽、体积及复杂度的局限性，实现工作带宽、波束覆盖范围、天线集成度的全面提升。

2、为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种宽带宽角c/x双波段共口径相控阵天线，包含：

4、设置于阵面上的c波段双极化振子天线和x波段相控阵天线，所述阵面包含金属接地板，所述x波段相控阵天线为v极化和h极化双馈点的宽带环形叠层微带天线单元；

5、其中，所述c波段双极化振子天线包含：

6、天线振子单元，其包括水平极化振子和垂直极化振子，两者交叉排布设置在第一介质基板上；

7、用于将非平衡馈电转换到平衡馈电的第一馈电巴伦和第二馈电巴伦，交叉分布的第一馈电巴伦和第二馈电巴伦分别给水平极化振子和垂直极化振子馈电；

8、第一馈电smp接插件和第二馈电smp接插件，两者固定于所述金属接地板上，所述第一馈电smp接插件通过所述第一馈电巴伦与水平极化振子连接，所述第二馈电smp接插件通过所述第二馈电巴伦与垂直极化振子连接。

9、可选的，所述x波段相控阵天线包含：

10、介质基板层压结构，其包含层叠压合的第二介质基板及其下方的第三介质基板，所述第二介质基板的上表面设置有第一焊盘和第二焊盘，所述第三介质基板的下表面为金属层，所述第三介质基板固定于所述金属接地板上；

11、环形寄生贴片，其设置于所述第二介质基板的上表面，所述环形寄生贴片上开设有至少一对对称设置的开槽；

12、环形激励贴片，其设置于所述第三介质基板的上表面，所述环形激励贴片向外侧延伸有枝节，所述环形激励贴片向内侧延伸有垂直极化馈电端口和水平极化馈电端口，所述环形激励贴片采用垂直互联方式进行馈电，第一馈电smp连接器和第二馈电smp连接器的馈电探针分别穿过垂直极化馈电端口和水平极化馈电端口并分别与所述第二介质基板上表面的第一焊盘和第二焊盘焊接。

13、可选的，所述环形激励贴片所激励的特征模谐振频率fmn为：

14、

15、

16、式中，r为环形激励贴片的外径，h为第三介质基板的厚度，εr为第三介质基板的介电常数，χmn为n阶贝塞尔函数的零点，c为真空中的光速，reff为环形激励贴片的等效半径。

17、可选的，所述介质基板层压结构上开设有金属化通孔，所述金属化通孔分布于x波段相控阵天线的周侧；

18、和/或，所述第二介质基板和第三介质基板之间通过半固化片粘结；

19、和/或，所述第二介质基板和第三介质基板之间通过半固化片粘结，所述半固化片的相对介电常数为2.81，厚度为0.1mm；

20、和/或，所述第二介质基板的相对介电常数为2.94，厚度为1.524mm；

21、和/或，所述第三介质基板的相对介电常数为2.94，厚度为1.016mm；

22、和/或，所述环形寄生贴片的外径为4.3mm，内径为3mm；

23、和/或，所述环形激励贴片的外径为4.22mm，内径为2.76mm。

24、可选的，所述第一馈电巴伦设置于第四介质基板上，所述第一馈电巴伦包含：分别设置于所述第四介质基板上下表面且相互平行的上层传输线和下层传输线，所述下层传输线上开槽形成矩形缝隙，所述第一馈电smp接插件与所述上层传输线连接，所述下层传输线开槽微带线与振子单元连接。

25、可选的，所述第四介质基板的相对介电常数为2.94，厚度为1.016mm；

26、和/或，所述上层传输线的特性阻抗为50欧姆；

27、和/或，所述下层传输线的面积大于所述上层传输线的面积。

28、可选的，所述第二馈电巴伦设置于第五介质基板上，所述第二馈电巴伦与所述第一馈电巴伦的结构相同。

29、所述馈电巴伦通过在介质板上设置互相平行的传输线实现不平衡到平衡的转换，传输线为介质基片上覆盖的金属层。

30、可选的，所述第五介质基板的相对介电常数为2.94，厚度为1.016mm。

31、可选的，所述x波段相控阵天线分布在阵面中心，所述c波段双极化振子天线分布于所述x波段相控阵天线的四周；

32、和/或，所述相控阵天线包含四个x波段相控阵天线，各个x波段相控阵天线呈2×2元阵分布；

33、和/或，所述相控阵天线包含四个c波段双极化振子天线，各个c波段双极化振子天线呈2×2元阵分布。

34、可选的，所述c波段双极化振子天线和/或x波段相控阵天线呈2×2元阵分布，各c波段双极化振子天线或x波段相控阵天线之间的间距d满足公式(3)

35、

36、公式(3)中，λ为波长，θ为主波束角。

37、本发明与现有技术相比具有以下优点：

38、本发明的一种宽带宽角c/x双波段共口径相控阵天线，为一种低成本、轻重量双频双极化共口径复合相控阵天线，其中c波段天线采用尺寸较小的线型振子，并采用低频堆叠在高频天线上方的方式，按规则矩形布阵方式进行排布；该结构能够给彼此预留更多的空间，便于双频双极化共口径的实现，还具备较高的增益和较低的交叉极化性能。

39、进一步的，本发明针对微带天线受限于谐振工作模式而阻抗带宽较窄的缺陷，提出了基于寄生天线单元的阻抗匹配提升方法，构造具有多个谐振模式的双环结构，并通过天线单元的倒相导向馈电技术，进一步抑制交叉极化电平并提高隔离度。

40、进一步的，本发明采用小型化及宽带技术，与传统天线相比，该天线具有结构紧凑、尺寸小、重量轻，带宽较宽、成本低等特点。