CN109411904A - 一种十六阵元天线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种十六阵元天线,由十六个阵元天线组成,每一阵元天线包括介质基板、金属反射板、隔离电阻,介质基板两侧有采用微带线设计的一分二功分器,天线振子、一分二功分器输入端口、馈电单元组成的金属层,金属反射板垂直固定于介质基板两侧,十六个阵元天线通过金属反射板互连成十六边形天线阵列。技术效果是具有体积小,便于背负、临时架设,且架设速度快,机动性高,天线驻波比小,天线阵形成九瓣心形方向图等特点,用于工作频段为962MHz‑1213MHz的相控阵扫描天线。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线,特别涉及一种十六阵元天线。
技术背景
由于军事和商业上的日益需求,针对某些特定的情况,对原本的阵列天线,在性能指标可以承受的范围内,急需缩小其体积,以便于单兵背负、临时架设等。此天线的难点是在满足性能指标的前提下,尽可能缩小天线阵的体积,减轻重量。
发明内容:
为满足在某些特定情况和满足性能指标的前提下,尽可能缩小天线阵的体积,减轻重量,本发明提供一种十六阵元天线,具体技术方案是,一种十六阵元天线, 由十六个阵元天线组成,每一阵元天线包括介质基板、金属反射板、隔离电阻,介质基板两侧有采用微带线设计的一分二功分器,天线振子、一分二功分器输入端口、馈电单元组成的金属层,其特征在于:每一阵元天线的两个天线振子并列置于介质基板的金属层一侧上部,一分二功分器、输入端口、置于质基板的金属层另一侧下中部,两个馈电单元置于质基板的金属层另一侧上部,且上端分别与两个天线振子耦合馈电、下端与一分二功分器输出端连接,一分二功分器输入端口置于一分二功分器的最下端,两个隔离电阻分别并联在一分二功分器的s线段与t线段之间、u线段与v线段之间,金属反射板垂直固定于介质基板两侧,十六个阵元天线通过金属反射板互连成十六边形天线阵列。
所述的天线振子为三角形,共两层。
所述的一分二功分器采用两级阻抗匹配的一分二功分器。
所述的介质基板两侧金属层的微带线组成一分二功分器、一分二功分器输入端口、馈电单元,线段的线长、线宽分别为a线宽2mm、线长6.22mm,b线宽1mm、线长20.5mm,c线宽1mm、线长4mm,d线宽1.8mm、线长66.27mm,e线宽1.8mm、线长3.16mm,f线宽2.3mm、线长33.5mm,g线宽5.25mm、线长50mm,h线宽3.5mm、线长72.5mm,i近似为三角形、底乘高为33mm×35.5mm, j线宽5mm、线长12.5mm,k线宽1mm、线长2mm,l线宽1mm、线长39mm,m线宽0.4mm、线长1.6mm,n线宽0.4mm、线长45mm,o线宽1.81mm、线长20mm, p线宽1.81mm、线长20mm, q线宽1.81mm、线长4mm, r线宽2.02mm、线长45.175mm, s线宽1mm、线长2mm,t线宽1mm、线长2mm,u线宽1.81mm、线长2mm,v线宽1.81mm、线长2mm。
工作频段为962MHz-1213MHz。
本发明的技术效果是,体积小,重量轻,便于背负、临时架设,性能指标亦满足需求,能在962MHz-1213MHz内工作,天线形成九瓣心形方向图。
附图说明
图1是本发明的结构立体图;
图2 是本发明的电路板俯视图;
图3 是本发明的45°侧视图;
图4 是本发明的微带线标记图;
图5 是本发明的驻波比;
图6 是本发明的单个天线水平面方向图;
图7 是本发明的极坐标阵列水平面方向图;
图8 是本发明的直角坐标阵列水平面方向图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1~图8所示,一种十六阵元天线, 由十六个阵元天线组成,每一阵元天线包括介质基板5、金属反射板6、隔离电阻4,介质基板5两侧有采用微带线设计的一分二功分器1,天线振子2、一分二功分器输入端口3、馈电单元7的金属层,介质基板5为聚四氟基质板,介电常数为2.55,板材的厚度为0.787mm,金属层使用铜材料,表面镀金。天线振子2为三角形,共两层;一分二功分器1采用两级阻抗匹配的一分二功分器。
采用微带线设计的金属层,其微带线a~r的线长、线宽根据如下理论及经验公式:
其中,h标示介质层厚度,W表示微带贴片的宽度,L表示矩形贴片的长度,表示横向有效介电常数,表示纵向有效介电常数表示介质板介电常数,c表示光速,表示中心频率,表示半波长,表示馈电点位置;
计算得到如下数据:a线宽2mm、线长6.22mm,b线宽1mm、线长20.5mm,c线宽1mm、线长4mm,d线宽1.8mm、线长66.27mm,e线宽1.8mm、线长3.16mm,f线宽2.3mm、线长33.5mm,g线宽5.25mm、线长50mm,h线宽3.5mm、线长72.5mm,i近似为三角形、底乘高为33mm×35.5mm, j线宽5mm、线长12.5mm,k线宽1mm、线长2mm,l线宽1mm、线长39mm,m线宽0.4mm、线长1.6mm,n线宽0.4mm、线长45mm,o线宽1.81mm、线长20mm, p线宽1.81mm、线长20mm, q线宽1.81mm、线长4mm, r线宽2.02mm、线长45.175mm, s线宽1mm、线长2mm,t线宽1mm、线长2mm,u线宽1.81mm、线长2mm,v线宽1.81mm、线长2mm。
每一阵元天线的两个天线振子2并列置于介质基板5的金属层一侧上部,一分二两级功分器1、输入端口3、置于质基板5的金属层另一侧下中部,两个馈电单元7置于质基板5的金属层另一侧上部,且上端分别与两个天线振子2耦合馈电、下端与一分二功分器1输出端连接,一分二功分器输入端口3置于一分二功分器1的最下端,两个隔离电阻4分别并联在一分二功分器1的s线段与t线段之间、u线段与v线段之间,金属反射板6垂直固定于介质基板5两侧,十六个阵元天线通过金属反射板6互连成十六边形天线阵列。
优点:
(1)十六阵元天线采用微带线设计,通过选取厚度较小的介质板,改变天线振子形状,将天线与功分器共板等,实现了缩小天线体积的目的,成品天线阵列,外径约500mm,高约220mm,重量约14Kg。
(2)16阵元天线的功分器设计成一分二两级阻抗匹配,提高隔离度,带宽,驻波比等性能,且可以通过调整线长,进而改变相位分配,使天线实现一定程度的俯仰,本16阵元天线设计为20°上翘;馈电单元采用了耦合馈电,平衡不平衡转换,再次提高带宽;天线振子为两层,提高天线波束集中程度。
(3)16阵元天线整体结构件主要为铝材,重量轻,成本低廉,加工方便,
在保持整体结构与性能指标的前提下,实现了单兵背负、临时架设。
Claims (5)
1.一种十六阵元天线, 由十六个阵元天线组成,每一阵元天线包括介质基板(5)、金属反射板(6)、隔离电阻(4),介质基板(5)两侧有采用微带线设计的一分二功分器(1),天线振子(2)、一分二功分器输入端口(3)、馈电单元(7)组成的金属层,其特征在于:每一阵元天线的两个天线振子(2)并列置于介质基板(5)的金属层一侧上部,一分二功分器(1)、输入端口(3)、置于质基板(5)的金属层另一侧下中部,两个馈电单元(7)置于质基板(5)的金属层另一侧上部,且上端分别与两个天线振子(2)耦合馈电、下端与一分二功分器(1)输出端连接,一分二功分器输入端口(3)置于一分二功分器(1)的最下端,两个隔离电阻(4)分别并联在一分二功分器(1)的s线段与t线段之间、u线段与v线段之间,金属反射板(6)垂直固定于介质基板(5)两侧,十六个阵元天线通过金属反射板(6)互连成十六边形天线阵列。
2.如权利要求1所述的一种十六阵元天线,其特征在于:所述的天线振子(2)为三角形,共两层。
3.如权利要求1所述的一种十六阵元天线,其特征在于:所述的一分二功分器(1)采用两级阻抗匹配的一分二功分器。
4.如权利要求1所述的一种十六阵元天线,其特征在于:所述的介质基板(5)两侧金属层的微带线组成一分二功分器(1)、一分二功分器输入端口(3)、馈电单元(7),线段的线长、线宽分别为(a)线宽2mm,线长6.22mm;(b)线宽1mm,线长20.5mm;(c),线宽1mm,线长4mm;(d)线宽1.8mm,线长66.27mm;(e)线宽1.8mm,线长3.16mm;(f)线宽2.3mm,线长33.5mm;(g)线宽5.25mm,线长50mm;(h)线宽3.5mm,线长72.5mm;(i)近似为三角形,底乘高为33mm×35.5mm;(j)线宽5mm,线长12.5mm;(k)线宽1mm,线长2mm;(l)线宽1mm,线长39mm;(m)线宽0.4mm,线长1.6mm;(n)线宽0.4mm,线长45mm;(o)线宽1.81mm,线长20mm;(p)线宽1.81mm,线长20mm;(q)线宽1.81mm,线长4mm;(r)线宽2.02mm,线长45.175mm;(s)线宽1mm,线长2mm;(t)线宽1mm,线长2mm;(u)线宽1.81mm,线长2mm;(v)线宽1.81mm,线长2mm。
5.如权利要求1所述的一种十六阵元天线,其特征在于:工作频段为962MHz-1213MHz。
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