CN106025511A - 一种低剖面共形天线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低剖面共形天线。包括依次层状固定连接的馈电网络、介质基片、金属片和金属背腔板；低剖面共形天线的整体呈弧形的板条状；剖面高度为低剖面共形天线的中心频率的1/30～1/50波长，远小于波导缝隙天线和微带贴片的剖面高度，满足了现代载体对低空气阻力的要求。其中馈电网络由一个输入端和至少四个输出端组成，金属片上均布开设有至少四条辐射缝，金属背腔板的一侧面上均布开设有至少四个腔体，金属背腔板的另一侧面的中部设有同轴馈电接头。由两个以上的低剖面共形天线并列连接组成低剖面共形天线阵。本发明天线易于各种载体共形，且结构简单，加工方便。
Description
技术领域
本发明属于天线技术领域，具体涉及一种低剖面共形天线。
背景技术
天线是无线通信***的必不可少的组成部分，随着科学技术的发展，现代载体如飞机，舰艇，卫星等对天线的要求越来越高，尤其是高速飞行器对天线的剖面高度，体积和重量的要求特别严格。传统的直接焊接在载体外壳上的天线剖面较高，空气阻力较大，很难满足现代载体的流线型设计。因此，与载体表面共形，具有低剖面，小型化的天线的研究十分有意义。
缝隙天线是常见的易于载体共形的天线类型，它具有结构紧凑，体积小等优点，在设计现在飞行器的天线时常常被优先考虑。典型的缝隙天线具有双向辐射的特点，为了提高增益，实现单向辐射，在缝隙后面加载金属背腔或者反射板是十分有效的措施。
发明内容
为了实现易于与各种载体表面共形，本发明提供一种结构简单、加工方便的低剖面共形天线。
具体的技术解决方案如下：
低剖面共形天线的整体为弧形的板条状，包括依次层状固定连接的馈电网络10、介质基片20、金属片30和金属背腔板40；所述低剖面共形天线的剖面高度为天线的中心频率的1/30～1/50波长；
所述馈电网络10固定在介质基片20的外侧面，金属片30固定在介质基片20的内侧面；
所述馈电网络10由一个输入端和至少四个输出端组成；
所述金属片30上均布开设至少四条辐射缝31形成缝隙阵列，每条辐射缝31与馈电网络10的一个输出端相对应；
所述金属背腔板40的一侧面上均布开设有至少四个腔体41，每个腔体41与金属片30上的一条辐射缝31相对应；腔体41一侧的金属背腔板40和金属片30固定连接；
金属背腔板40的另一侧面的中心设有同轴馈电接头50，同轴馈电接头50的内导芯穿过金属背腔板40和介质基片20连接着馈电网络10。
进一步限定的技术方案如下：
所述馈电网络10为等幅非等相微带功分器，补偿了非平面缝隙阵列到等相位面的相位差量。
所述介质基片20的材料为罗杰斯5880板材（Rogers RT/duroid 5880），介电常数为2.2。
金属片30上至少四条辐射缝31沿金属片30的长度方向呈一字形的缝隙阵列，相邻辐射缝31之间的间距相等。
所述腔体41为矩形的浅槽。
馈电网络10的各个输出端分别对应着金属片30上的相应辐射缝31的中心，且垂直于缝隙阵列。
一种低剖面共形天线组成的低剖面共形天线阵由两个以上的低剖面共形天线沿宽度方向排列连接组成低剖面共形天线阵，相邻的金属背腔板40和介质基片20无缝连接，且每个低剖面共形天线的同轴馈电接头50位于低剖面共形天线阵的同一侧面，所述低剖面共形天线阵的剖面高度为低剖面共形天线的中心频率的1/30～1/50波长。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
1.本发明天线易于各种载体共形，且结构简单，加工方便。
2.该天线的剖面极低，仅为低剖面共形天线的中心频率的1/30～1/50波长，远小于波导缝隙天线和微带贴片的剖面高度，满足了现代载体对低空气阻力的要求。
3.本发明的金属片和金属背腔板的结合，实现背腔缝隙天线的单向辐射，获得高增益。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为图1的***图；
图3为本发明实施例2的结构示意图；
图4为图3的***图；
图5为本发明实施例2的馈电网络示意图；
图6为本发明实施例2的馈电网络和缝隙阵列位置关系示意图；
图7为本发明实施例2的金属背腔示意图；
图8为本发明实施例2的仿真驻波示意图；
图9为本发明实施例2的中心频点f 0 的方向图；
图10为本发明所述实施例2中的天线组成的一维相扫阵面示意图。
图中序号：馈电网络10、输出端11、输入端12、介质基片20、金属片30、辐射缝31、金属背腔40、腔体41、同轴馈电接头50。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
实施例1
参见图1和图2，一种低剖面共形天线包括依次层状固定连接的馈电网络10、介质基片20、金属片30和金属背腔板40；所述低剖面共形天线的整体呈弧形的板条状，所述低剖面共形天线的剖面高度为低剖面共形天线的中心频率的1/45波长。
参见图2，馈电网络10固定在介质基片20的外侧面，金属片30固定在介质基片20的内侧面。
馈电网络10为等幅非等相微带功分器，由一个输入端和四个输出端组成，补偿了非平面缝隙阵列到等相位面的相位差量；
金属片30上均布开设四条辐射缝31形成缝隙阵列，四条辐射缝31沿金属片30的长度方向呈一字形的缝隙阵列，相邻辐射缝31之间的间距相等；馈电网络10的各个输出端分别对应着金属片30上相应辐射缝31的中心，且垂直于缝隙阵列。
金属背腔板40的一侧面上均布开设有四个腔体41，每个腔体41与金属片30上的一条辐射缝31相对应；腔体41一侧的金属背腔板40和金属片30的外侧面固定连接；金属背腔板40的另一侧面的中心安装有同轴馈电接头50，同轴馈电接头50的内导芯穿过金属背腔板40和介质基片20连接着馈电网络10。
本实施例1的低剖面共形天线结构简单，加工方便，且易于各种载体共形，不仅实现了天线的小型化，还提高了天线的增益。
实施例2
参见图3和图4，本实施例2中低剖面共形天线是对实施例1的天线进行了扩展，由原来的4个辐射缝隙31扩展为8个辐射缝隙31。辐射缝隙31仍沿金属片30的长度方向呈一字形的缝隙阵列，相邻辐射缝31之间的间距相等。
参见图5、图6和图7，馈电网络10由一个输入端和八个输出端组成，相应的辐射缝隙31扩展为8个一字形排列的缝隙阵列，金属背腔板40上的腔体41也扩展为8个等间距排列的腔体组成。其它结构同实施例1。
天线的剖面高度为低剖面共形天线的中心频率波长的1/45。
参见图8和图9，实施例2中的天线阵的端口驻波小于2的带宽约为7.6%，对应的高中低三个频点上的方向图无恶化，说明方向图带宽也达到7.6%。
实施例3
参见图10，本实施例是由实施例2扩展而成，形成了一维相扫阵。该天线阵由16个实施例2中的天线无缝拼接组成，相邻的金属背腔板40和介质基片20无缝连接，且每个低剖面共形天线的同轴馈电接头50位于低剖面共形天线阵的同一侧面。该低剖面共形天线阵的剖面高度为低剖面共形天线的中心频率波长的1/45，并且可以实现一维相扫。
Claims (7)
1.一种低剖面共形天线，其特征在于：所述低剖面共形天线的整体为弧形的板条状，包括依次层状固定连接的馈电网络（10）、介质基片（20）、金属片（30）和金属背腔板（40）；所述低剖面共形天线的剖面高度为天线的中心频率的1/30～1/50波长；
所述馈电网络（10）固定在介质基片（20）的外侧面，金属片（30）固定在介质基片（20）的内侧面；
所述馈电网络（10）由一个输入端和至少四个输出端组成；
所述金属片（30）上均布开设至少四条辐射缝（31）形成缝隙阵列，每条辐射缝（31）与馈电网络（10）的一个输出端相对应；
所述金属背腔板（40）的一侧面上均布开设有至少四个腔体（41），每个腔体（41）与金属片（30）上的一条辐射缝（31）相对应；腔体（41）一侧的金属背腔板（40）和金属片（30）固定连接；
金属背腔板（40）的另一侧面的中心设有同轴馈电接头（50），同轴馈电接头（50）的内导芯穿过金属背腔板（40）和介质基片（20）连接着馈电网络（10）。
2.根据权利要求1所述的一种低剖面共形天线，其特征在于：所述馈电网络（10）为等幅非等相微带功分器，补偿了非平面缝隙阵列到等相位面的相位差量。
3.根据权利要求1所述的一种低剖面共形天线，其特征在于：所述介质基片（20）的材料为罗杰斯5880板材，介电常数为2.2。
4.根据权利要求1所述的一种低剖面共形天线，其特征在于：金属片（30）上至少四条辐射缝（31），且沿金属片（30）的长度方向呈一字形的缝隙阵列，相邻辐射缝（31）之间的间距相等。
5.根据权利要求1所述的一种低剖面共形天线，其特征在于：所述腔体（41）为矩形的浅槽。
6.根据权利要求1所述的一种低剖面共形天线，其特征在于：馈电网络（10）的各个输出端分别对应着金属片（30）上的相应辐射缝（31）的中心，且垂直于缝隙阵列。
7.由权利要求1所述的一种低剖面共形天线组成的低剖面共形天线阵，其特征在于：由两个以上的低剖面共形天线沿宽度方向排列连接组成低剖面共形天线阵，相邻的金属背腔板（40）和介质基片（20）无缝连接，且每个低剖面共形天线的同轴馈电接头（50）位于低剖面共形天线阵的同一侧面，所述低剖面共形天线阵的剖面高度为低剖面共形天线的中心频率的1/30～1/50波长。
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|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161012 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |