CN106711595A - 一种低剖面的c波段双极化多层微带贴片天线单元 - Google Patents

一种低剖面的c波段双极化多层微带贴片天线单元 Download PDF

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Abstract

本发明涉及雷达天线技术领域，特别涉及一种低剖面C波段双极化微带贴片天线单元。本发明的垂直极化馈电贴片通过导电胶粘合固定于反射板上，第一SMA型连接器和第二SMA型连接器固定于反射板的反面，第一SMA型连接器的内导体穿过反射板、垂直极化馈电贴片、十字槽型耦合缝隙贴片、水平极化馈电贴片与水平极化馈电贴片上表面的金属线连接，第二SMA型连接器的内导体穿过反射板、垂直极化馈电贴片与垂直极化馈电贴片上表面的金属线连接。本发明的天线单元体积小、重量轻、便于阵面集成、比常规的双极化天线极化隔离度高。

Description

一种低剖面的C波段双极化多层微带贴片天线单元
技术领域
本发明涉及雷达天线技术领域，特别涉及一种低剖面C波段双极化微带贴片天线单元，适用于双极化相控阵雷达天线***。
背景技术
双极化天线具有独立的相互垂直的极化通道，可实现两种正交极化的电磁波同时发射和接收，在通信设备中可增加通信的数据量，在通信设备上应用较多；在雷达设备上可以尽可能多的接收目标回波信号，也可接收干扰信号通过后期处理对空间干扰进行抑制。
目前，双极化天线在反射面体制的雷达上有一定的应用，但在相控阵体制的雷达上应用较少，近几年随着极化技术在雷达领域的快速发展，极化相控阵对双极化天线单元的需求越来越多，要求也越来越高。对双极化天线单元要求能够有较低的剖面、较宽的带宽、较小的尺寸、端口隔离度和极化隔离度高、重量轻、便于共形和阵面集成等特点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种C波段的双极化微带贴片天线单元，通过对各层微带贴片合理的结构设计，解决现有双极化天线单元极化隔离度低、尺寸大、相对带宽窄的问题。
本发明的技术方案是：一种低剖面的C波段双极化多层微带贴片天线单元，由第三层寄生贴片、第二层寄生贴片、第一层寄生贴片、辐射贴片、水平极化馈电贴片、十字槽型耦合缝隙贴片、垂直极化馈电贴片、反射板、第一SMA型连接器、第二SMA型连接器组成，第三层寄生贴片、第二层寄生贴片、第一层寄生贴片、辐射贴片、水平极化馈电贴片、十字槽型耦合缝隙贴片、垂直极化馈电贴片由上至下依次叠放排列，各层间采用半波化片热压缩工艺压合连接，其特征在于：所述的垂直极化馈电贴片通过导电胶粘合固定于反射板上，第一SMA型连接器和第二SMA型连接器固定于反射板的反面，第一SMA型连接器的内导体穿过反射板、垂直极化馈电贴片、十字槽型耦合缝隙贴片、水平极化馈电贴片与水平极化馈电贴片上表面的金属线连接，第二SMA型连接器的内导体穿过反射板、垂直极化馈电贴片与垂直极化馈电贴片上表面的金属线连接。
根据如上所述的低剖面的C波段双极化多层微带贴片天线单元，其特征在于：所述的第三层寄生贴片为正方形PTFE陶瓷敷铜板，厚度1mm～3mm，，长12mm～15mm，宽12mm～15mm，介电常数为2～3.6。
根据如上所述的低剖面的C波段双极化多层微带贴片天线单元，其特征在于：所述的第二层寄生贴片为正方形PTFE陶瓷敷铜板，厚度1mm～3mm，长12mm～15mm，宽12mm～15mm，介电常数为2～3.6。
根据如上所述的低剖面的C波段双极化多层微带贴片天线单元，其特征在于：所述的第一层寄生贴片为正方形PTFE陶瓷敷铜板，厚度1mm～3mm，长12mm～15mm，宽12mm～15mm，介电常数为2～3.6。
根据如上所述的低剖面的C波段双极化多层微带贴片天线单元，其特征在于：所述的辐射贴片为正方形PTFE陶瓷敷铜板，厚度1mm～3mm，长25mm～28mm，宽25mm～28mm，介电常数为2～3.6。
根据如上所述的低剖面的C波段双极化多层微带贴片天线单元，其特征在于：所述的水平极化馈电贴片为正方形PTFE陶瓷敷铜板，厚度0.1mm～0.5mm，长25mm～28mm，宽25mm～28mm，介电常数为2～3.6。
根据如上所述的低剖面的C波段双极化多层微带贴片天线单元，其特征在于：所述的十字槽型耦合缝隙贴片为正方形PTFE陶瓷敷铜板，厚度0.1mm～0.5mm，长25mm～28mm，宽25mm～28mm，介电常数为2～3.6。
根据如上所述的低剖面的C波段双极化多层微带贴片天线单元，其特征在于：所述的垂直极化馈电贴片为正方形PTFE陶瓷敷铜板，厚度0.1mm～0.5mm，长25mm～28mm，宽25mm～28mm，介电常数为2～3.6。
根据如上所述的低剖面的C波段双极化多层微带贴片天线单元，其特征在于：所述的反射板为厚度0.5mm～5mm，边长28mm～36mm的铝板。
本发明的有益效果是：天线单元体积小、重量轻、便于阵面集成、比常规的双极化天线极化隔离度高10dB以上(常规的双极化天线极化隔离度为25dB～30dB)，比常规的双极化天线端口隔离度高15dB以上(常规的双极化天线极化隔离度为20dB～25dB)，水平极化端口和垂直极化端口电压驻波比均小于1.3，相对带宽大于15％(常规的微带贴片天线相对带宽仅为3％左右)，能应用于C波段双极化二维相控阵雷达的天线***。
附图说明
图1为本发明天线的第三层寄生贴片结构示意图；
图2为本发明天线的第二层寄生贴片结构示意图；
图3为本发明天线的第一层寄生贴片结构示意图；
图4为本发明天线的辐射贴片结构示意图；
图5为本发明天线的水平极化馈电贴片结构示意图；
图6为本发明天线的十字槽型耦合缝隙贴片结构示意图；
图7为本发明天线的垂直极化馈电贴片结构示意图；
图8为本发明天线的反射板结构示意图；
图9为本发明天线的俯视图；
图10为本发明天线的侧视图。
具体实施方式
附图标记说明：1—第三层寄生贴片，2—第二层寄生贴片，3—第一层寄生贴片，4—辐射贴片，5—水平极化馈电贴片，6—十字槽型耦合缝隙贴片，7—垂直极化馈电贴片，8—反射板，9—第一SMA型连接器，10—第二SMA型连接器。
以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明的双极化多层微带贴片天线适用频段为C波段。如图1至图10所示，本发明的一种双极化多层微带贴片天线单元由第三层寄生贴片1、第二层寄生贴片2、第一层寄生贴片3、辐射贴片4、水平极化馈电贴片5、十字槽型耦合缝隙贴片6、垂直极化馈电贴片7、反射板8、第一SMA型连接器9、第二SMA型连接器10组成。第三层寄生贴片1、第二层寄生贴片2、第一层寄生贴片3、辐射贴片4、水平极化馈电贴片5、十字槽型耦合缝隙贴片6、垂直极化馈电贴片7由上至下依次叠放排列，各层间采用半波化片热压缩工艺压合连接，垂直极化馈电贴片7通过导电胶粘合固定于反射板8上，第一SMA型连接器9和第二SMA型连接器10固定于反射板8的反面，第一SMA型连接器9的内导体穿过反射板8、垂直极化馈电贴片7、十字槽型耦合缝隙贴片6、水平极化馈电贴片5与水平极化馈电贴片5上表面的金属线连接，第二SMA型连接器10的内导体穿过反射板8、垂直极化馈电贴片7与垂直极化馈电贴片7上表面的金属线连接。
因为该天线的水平极化馈电层和垂直极化馈电层对称分布在十字槽型耦合缝隙的上下层，同时馈线部分(水平极化馈电贴片5和垂直极化馈电贴片7的上表面)也采用一分二对称型结构，所以该天线整体结构具有很高的对称性。本发明结构上高度的对称性(水平极化馈电贴片5和垂直极化馈电贴片7馈电层结构左右对称、水平极化馈电贴片5和垂直极化馈电贴片7相对于十字槽型耦合缝隙贴片6上下对称)保证了电磁场分布的高度对称，能避免不均匀辐射导致的方向图畸变，有效抑制交叉极化电平，使该天线具有比常规双极化天线更高的极化隔离度。因为该天线的水平极化馈电层和垂直极化馈电层对称分布在耦合缝隙的上下层，寄生和互耦效应均较弱，能有效提高端口隔离度。
本发明的第三层寄生贴片1为正方形PTFE陶瓷敷铜板，厚度1mm～3mm，优选1.5mm，长12mm～15mm，优选13.9mm，宽12mm～15mm，优选13.9mm，介电常数为2～3.6，优选2.94，第三层寄生贴片1正面如附图1所示，阴影部分为敷铜。
本发明的第二层寄生贴片2为正方形PTFE陶瓷敷铜板，厚度1mm～3mm，优选1.5mm，长12mm～15mm，优选13.9mm，宽12mm～15mm，优选13.9mm，介电常数为2～3.6，优选2.94，第二层寄生贴片2正面如附图2所示，阴影部分为敷铜。
本发明的第一层寄生贴片3为正方形PTFE陶瓷敷铜板，厚度1mm～3mm，优选1.5mm，长12mm～15mm，优选13.9mm，宽12mm～15mm，优选13.9mm，介电常数为2～3.6，优选2.94，第一层寄生贴片3正面如附图3所示，阴影部分为敷铜。
本发明的辐射贴片4为正方形PTFE陶瓷敷铜板，厚度1mm～3mm，优选1.5mm，长25mm～28mm，优选27mm，宽25mm～28mm，优选27mm，介电常数为2～3.6，优选2.94，辐射贴片4正面如附图4所示，阴影部分为敷铜，非阴影部分为陶瓷敷铜板表层腐蚀后的介质。
本发明的水平极化馈电贴片5为正方形PTFE陶瓷敷铜板，厚度0.1mm～0.5mm，优选0.1mm，长25mm～28mm，优选27mm，宽25mm～28mm，优选27mm，介电常数为2～3.6，优选2.94，辐射贴片5正面如附图5所示，阴影部分为微带平衡馈电网络，其材质为覆铜，即水平极化馈电层，非阴影部分为陶瓷敷铜板表层腐蚀后的介质。微带平衡馈电网络与第一SMA型连接器9采用焊接的方式连接，馈电连接部分微带线采用一分二形对称结构，主线部分线长为4mm～6mm,优选5.7mm,线宽为0.8mm～1.5mm，优选1.4mm，与第一SMA型连接器9进行阻抗匹配，微带平衡馈电网络分支线部分为长7mm～10mm，优选8.4mm，宽0.5mm～1.5mm，优选1mm，通过阻抗变换，实现馈电端与十字槽型耦合缝隙及天线辐射端的阻抗匹配。微带平衡馈电网络与第一SMA型连接器9连接处有圆形金属焊盘，焊盘直径为1mm～2mm，优选1.4mm。
本发明的十字槽型耦合缝隙贴片6为正方形PTFE陶瓷敷铜板，厚度0.1mm～0.5mm，优选0.1mm，长25mm～28mm，优选27mm，宽25mm～28mm，优选27mm，介电常数为2～3.6，优选2.94，辐射贴片6正面如附图6所示，阴影部分为敷铜，非阴影部分为十字槽型耦合缝隙。
本发明的垂直极化馈电贴片7为正方形PTFE陶瓷敷铜板，厚度0.1mm～0.5mm，优选0.1mm，长25mm～28mm，优选27mm，宽25mm～28mm，优选27mm，介电常数为2～3.6，优选2.94，辐射贴片7正面如附图7所示，阴影部分为微带平衡馈电网络，其材质为覆铜，即垂直极化馈电层，非阴影部分为陶瓷敷铜板表层腐蚀后的介质。微带平衡馈电网络与第二SMA型连接器10采用焊接的方式连接，馈电连接部分微带线采用一分二形对称结构，主线部分线长为3mm～5mm,优选4mm,线宽为0.6mm～0.9mm，优选0.7mm，与第二SMA型连接器10进行阻抗匹配，微带平衡馈电网络分支线部分为长9mm～12mm，优选11.4mm，宽1.8mm～2.4mm，优选2.25mm，通过阻抗变换，实现馈电端与十字槽型耦合缝隙及天线辐射端的阻抗匹配。
本发明的反射板为厚度0.5mm～5mm，边长28mm～36mm的铝板。

Claims (9)

1.一种低剖面的C波段双极化多层微带贴片天线单元，由第三层寄生贴片、第二层寄生贴片、第一层寄生贴片、辐射贴片、水平极化馈电贴片、十字槽型耦合缝隙贴片、垂直极化馈电贴片、反射板、第一SMA型连接器、第二SMA型连接器组成，第三层寄生贴片、第二层寄生贴片、第一层寄生贴片、辐射贴片、水平极化馈电贴片、十字槽型耦合缝隙贴片、垂直极化馈电贴片由上至下依次叠放排列，各层间采用半波化片热压缩工艺压合连接，其特征在于：所述的垂直极化馈电贴片通过导电胶粘合固定于反射板上，第一SMA型连接器和第二SMA型连接器固定于反射板的反面，第一SMA型连接器的内导体穿过反射板、垂直极化馈电贴片、十字槽型耦合缝隙贴片、水平极化馈电贴片与水平极化馈电贴片上表面的金属线连接，第二SMA型连接器的内导体穿过反射板、垂直极化馈电贴片与垂直极化馈电贴片上表面的金属线连接。
2.根据权利要求1所述的低剖面的C波段双极化多层微带贴片天线单元，其特征在于：所述的第三层寄生贴片为正方形PTFE陶瓷敷铜板，厚度1mm～3mm，，长12mm～15mm，宽12mm～15mm，介电常数为2～3.6。
3.根据权利要求1所述的低剖面的C波段双极化多层微带贴片天线单元，其特征在于：所述的第二层寄生贴片为正方形PTFE陶瓷敷铜板，厚度1mm～3mm，长12mm～15mm，宽12mm～15mm，介电常数为2～3.6。
4.根据权利要求1所述的低剖面的C波段双极化多层微带贴片天线单元，其特征在于：所述的第一层寄生贴片为正方形PTFE陶瓷敷铜板，厚度1mm～3mm，长12mm～15mm，宽12mm～15mm，介电常数为2～3.6。
5.根据权利要求1所述的低剖面的C波段双极化多层微带贴片天线单元，其特征在于：所述的辐射贴片为正方形PTFE陶瓷敷铜板，厚度1mm～3mm，长25mm～28mm，宽25mm～28mm，介电常数为2～3.6。
6.根据权利要求1所述的低剖面的C波段双极化多层微带贴片天线单元，其特征在于：所述的水平极化馈电贴片为正方形PTFE陶瓷敷铜板，厚度0.1mm～0.5mm，长25mm～28mm，宽25mm～28mm，介电常数为2～3.6。
7.根据权利要求1所述的低剖面的C波段双极化多层微带贴片天线单元，其特征在于：所述的十字槽型耦合缝隙贴片为正方形PTFE陶瓷敷铜板，厚度0.1mm～0.5mm，长25mm～28mm，宽25mm～28mm，介电常数为2～3.6。
8.根据权利要求1所述的低剖面的C波段双极化多层微带贴片天线单元，其特征在于：所述的垂直极化馈电贴片为正方形PTFE陶瓷敷铜板，厚度0.1mm～0.5mm，长25mm～28mm，宽25mm～28mm，介电常数为2～3.6。
9.根据权利要求1所述的低剖面的C波段双极化多层微带贴片天线单元，其特征在于：所述的反射板为厚度0.5mm～5mm，边长28mm～36mm的铝板。
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