一种低剖面双频双极化复合相控阵天线阵列的制作方法

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种低剖面双频双极化复合相控阵天线阵列。

背景技术：

1、频率/极化复合天线阵列是在有限的天线口径内，利用高密度的共口径天线布局替代分置的两个频段或两种极化天线阵列，以此实现天线阵列较高的口径利用率和结构集成度。相比起分置阵面方案，共口径复合天线阵列具有高效率、低成本、集成化、轻量化等特点，在无线通信、雷达等领域极具应用前景，从而成为了近年来的研究热点。在目前的研究成果中，以常见微带贴片、缝隙耦合或直立振子为天线形式的复合相控阵天线设计，其大都仅针对线极化应用需求开展。而近年来以双频段复合、双旋向圆极化复合为特征的相控阵天线阵列，越来越成为复合相控阵天线阵列的研究热点。针对该需求，相关研究提出了基于波导天线、介质天线形式的设计，但因为此时往往需要引入额外的圆极化器结构，会带来天线剖面过高、重量过重的问题。而对于电桥、功分网络、或者有源器件实现的相关设计来说，其会大大增加天线产品设计、加工的复杂度和难度，同时明显地提高天线产品的成本，使其实际的工程应用受到很大的限制。

2、为了满足实际的工程需求，急切需要提出一种低剖面、集成化、低成本制造，且适用于圆极化应用场景的双频双极化复合相控阵天线设计。

3、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、本发明的目的是提供一种低剖面双频双极化复合相控阵天线阵列，可适用于圆极化应用场景，有效解决传统复合相控阵天线中存在的仅针对线极化设计、剖面过高、口径利用率低的问题，为智能通信系统、抗干扰导航系统等应用提供了有力保障。

2、为实现上述目的，本发明提供一种低剖面双频双极化复合相控阵天线阵列，所述天线阵列包含2m个低剖面双频复合天线线阵，每个低剖面双频复合天线线阵包含2n个低剖面双频复合天线子阵，m和n均为自然数。

3、其中，每个所述的低剖面双频复合天线子阵包含：混压微带结构；金属底座，位于混压微带结构的下方并与其相连。

4、其中，每个所述的低剖面双频复合天线子阵中设置有至少4个ku波段天线结构以及1个x波段天线结构。

5、进一步的，所述混压微带结构包含具有相同尺寸的：ku波段辐射层；ku波段地板层，位于ku波段辐射层下方并与其相连；x波段辐射层，位于ku波段地板层下方并与其相连；x波段馈电层，位于x波段辐射层下方并与其相连。

6、进一步的，所述ku波段辐射层包含：上层微带板；至少4个ku波段贴片图形，位于上层微带板的上表面；

7、其中，每个所述ku波段贴片图形包含：圆环图形；馈电图形，其上开设有个贯穿所述上层微带板的ku探针金属化过孔，所述馈电图形位于所述圆环图形的内部，且其靠近所述圆环图形的部分是弧形部，该弧形部与所述圆环图形之间设置有弧形缝隙；2个寄生图形，位于所述圆环图形的外部，且相对于所述ku探针金属化过孔呈180°旋转对称设置，每个寄生图形包含至少2层间隔设置的且长度渐变的弧形图形。

8、其中，所述圆环图形、寄生图形与ku探针金属化过孔具有相同圆心。

9、进一步的，所述ku波段地板层包含：中层微带板；至少4个ku波段地板图形，位于中层微带板的上表面，该ku波段地板图形的数量与所述ku波段贴片图形的数量相对应。

10、其中，每个所述ku波段地板图形包含贯穿所述中层微带板的ku第一过孔，所述ku第一过孔的设置位置与各个ku探针金属化过孔相对齐，在两两相邻的两个ku波段地板图形之间还设置有通过蚀刻形成的缝隙。

11、进一步的，所述x波段辐射层包含：下层微带板；x波段敷铜层，位于下层微带板131的上表面。

12、其中，所述x波段敷铜层包含：至少4个ku第二过孔，所述ku第二过孔的数量与所述ku波段贴片图形的数量相对应，每个所述ku第二过孔贯穿所述下层微带板，且设置位置与各个ku探针金属化过孔相对齐；分形缝隙，其呈45°倾斜设置，所述分形缝隙是一个2阶分形图形，其在任意分支具有相同的缝隙宽度，任意上下级分支之间的夹角固定。

13、进一步的，所述x波段馈电层包含：底层微带板；微带馈线，位于底层微带板的上表面；微带地板，位于底层微带板的下表面。

14、其中，所述微带地板上开设有至少4个ku第三过孔，所述ku第三过孔的数量与所述ku波段贴片图形的数量相对应，所述ku第三过孔贯穿所述底层微带板，且设置位置与各个ku探针金属化过孔相对齐；所述微带馈线的末端开设有x探针过孔，所述x探针过孔贯穿所述底层微带板以及所述微带地板。

15、进一步的，所述金属底座包含：x螺纹孔，设置位置与x探针过孔相对齐；至少4个ku螺纹孔，该ku螺纹孔的数量与所述ku波段贴片图形的数量相对应，且设置位置均与各个ku探针金属化过孔相对齐。

16、进一步的，所述混压微带结构还包含：至少4个ku波段馈电接插件，每个所述ku波段馈电接插件通过ku螺纹孔紧固安装在金属底座上，并依次穿过ku第三过孔、ku第二过孔、ku第一过孔和ku探针金属化过孔形成ku波段天线结构；x波段馈电接插件，所述x波段馈电接插件通过x螺纹孔紧固安装在金属底座上，并穿过x探针过孔形成x波段天线结构。

17、进一步的，所述天线阵列可采用满阵布局或采用稀布优化布局。

18、进一步的，所述天线阵列可进行圆极化旋向。

19、其中，将每个ku波段贴片图形中的2个所述寄生图形沿ku探针过孔的中心旋转90°，可实现ku波段天线结构的圆极化旋向反向；将所述x波段敷铜层中的所述分形缝隙沿其中心旋转90°，可实现x波段天线结构的圆极化旋向反向。

20、综上所述，本发明所提供的一种低剖面双频双极化复合相控阵天线阵列，具有天线剖面低、集成度高、口径利用率高的优点，且通过有效手段保障了天线工作带宽的拓展，并支持ku波段天线旋向和x波段天线旋向的灵活设计调整，为智能通信系统、抗干扰导航系统等应用提供了有力保障。

技术特征：

1.一种低剖面双频双极化复合相控阵天线阵列，其特征在于，

2.如权利要求1所述的一种低剖面双频双极化复合相控阵天线阵列，其特征在于，所述混压微带结构包含具有相同尺寸的：

3.如权利要求2所述的一种低剖面双频双极化复合相控阵天线阵列，其特征在于，所述ku波段辐射层包含：上层微带板；至少4个ku波段贴片图形，位于上层微带板的上表面；

4.如权利要求3所述的一种低剖面双频双极化复合相控阵天线阵列，其特征在于，所述ku波段地板层包含：中层微带板；至少4个ku波段地板图形，位于中层微带板的上表面；该ku波段地板图形的数量与所述ku波段贴片图形的数量相对应；

5.如权利要求4所述的一种低剖面双频双极化复合相控阵天线阵列，其特征在于，所述x波段辐射层包含：下层微带板；x波段敷铜层，位于下层微带板131的上表面；

6.如权利要求5所述的一种低剖面双频双极化复合相控阵天线阵列，其特征在于，所述x波段馈电层包含：底层微带板；微带馈线，位于底层微带板的上表面；微带地板，位于底层微带板的下表面；

7.如权利要求6所述的一种低剖面双频双极化复合相控阵天线阵列，其特征在于，所述金属底座包含：

8.如权利要求7所述的一种低剖面双频双极化复合相控阵天线阵列，其特征在于，所述混压微带结构还包含：

9.如权利要求1所述的一种低剖面双频双极化复合相控阵天线阵列，其特征在于，所述天线阵列可采用满阵布局或采用稀布优化布局。

10.如权利要求8所述的一种低剖面双频双极化复合相控阵天线阵列，其特征在于，所述天线阵列可进行圆极化旋向；

技术总结
本发明涉及一种低剖面双频双极化复合相控阵天线阵列，所述天线阵列包含2m个低剖面双频复合天线线阵，每个低剖面双频复合天线线阵包含2n个低剖面双频复合天线子阵，m和n均为自然数。其中，每个所述的低剖面双频复合天线子阵包含：混压微带结构；金属底座，位于混压微带结构的下方并与其相连，且每个所述的低剖面双频复合天线子阵中设置有至少4个Ku波段天线结构以及1个X波段天线结构。本发明可适用于圆极化应用场景，有效解决传统复合相控阵天线中存在的仅针对线极化设计、剖面过高、口径利用率低的问题。

技术研发人员：林嘉宏,刘超,田晓青,杜晓宇,杨晓萍,王帅,宜琳
受保护的技术使用者：上海无线电设备研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15