CN112670703B - 一种栅条侧壁加载宽带双极化平面振子天线 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种栅条侧壁加载宽带双极化平面振子天线，包括天线辐射面、泡沫柱、金属壳体、二联装馈电器，所述天线辐射面包括天线辐射面介质基片、天线辐射臂、正交馈电结构，其中天线辐射面介质基片上层印制十字的天线辐射臂，十字的天线辐射臂中心位置压接有正交馈电结构，正交馈电结构为三层PCB板，上层与中层印制一字形馈电，形成十字交叉形状；所述泡沫柱填充在金属壳体内部，所述金属壳体侧壁设置栅条，通过调整栅条的长度、宽度和间距控制天线的等效口径，所述二联装馈电器由金属壳体底部***，其馈电柱穿过金属壳体底部经刚性泡沫，顶端与天线辐射臂相连，二联装馈电器底部与金属壳体材质为PMI刚性泡沫。

Description

一种栅条侧壁加载宽带双极化平面振子天线

技术领域

本发明涉及一种应用于电子***抗干扰与侦察的双极化平面反射振子天线，特别是一种栅条侧壁加载宽带双极化平面振子天线。

背景技术

宽带双极化平面振子天线是一种应用于电子***抗干扰与侦察的天线。它是设备电磁信号的传播，发射和接收的关键部分，其性能直接影响着整个电子***的电气性能。随着现代化战争攻防对抗日益激烈，战场环境日趋复杂，***突防能力越来越受到关注。这就要求***突防***能够具备目标侦察分析能力，同时在获得的分析数据基础上，对具有威胁的目标实施干扰压制，使敌方的防御***失效，增加己方的生存率。为了适应突防设备多功能集成的要求，天线前端具备体积小，宽频带，多极化，宽覆盖，且耐受功率大等能力。但是现有的双极化振子天线存在如下问题，1）正交馈电结构采用金属片空中走线的方式，需要单独加工金属片，为了保证辐射面与金属片的焊接精度，还需要单独加工精准的工装在固定辐射面和金属片，以保证天线的电性能，结构复杂，加工困难。2）通过调节辐射臂尺寸和金属腔体的深度来进行方向图优化和馈电匹配，效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种栅条侧壁加载宽带双极化平面振子天线。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种栅条侧壁加载宽带双极化平面振子天线，包括天线辐射面、泡沫柱、金属壳体、二联装馈电器，其中：

所述天线辐射面包括天线辐射面介质基片、天线辐射臂、正交馈电结构，其中天线辐射面介质基片上层印制十字的天线辐射臂，十字的天线辐射臂中心位置压接有正交馈电结构，正交馈电结构为三层PCB板，上层与中层印制一字形馈电，形成十字交叉形状；

所述泡沫柱填充在金属壳体内部，所述金属壳体侧壁设置栅条，通过调整栅条的长度、宽度和间距控制天线的等效口径，所述二联装馈电器由金属壳体底部***，其馈电柱穿过金属壳体底部经刚性泡沫，顶端与天线辐射臂相连，二联装馈电器底部与金属壳体材质为PMI刚性泡沫。

进一步的，所述金属壳体侧壁的栅条长度、宽度及间距由天线工作频率决定。

进一步的，所述二联装馈电器采用集成巴伦设计结构，通过调整巴伦斜劈的高度和角度，实现不平衡同轴线与天线辐射面的匹配。

进一步的，所述介质基片四周设置第一通孔，所述金属壳体顶部设置四个第一螺纹孔，配合螺钉使天线辐射面固定于金属壳体上。

进一步的，所述金属壳体底部设置两个第二螺纹孔，所述二联装馈电器的固定法兰上设置两个第二通孔，配合螺钉使二联装馈电器与金属壳体固定。

进一步的，所述金属壳体外侧设置第三通孔，配合螺钉将天线单元与底板固定。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1）天线的辐射面、正交馈电都采用PCB印制而成，其中正交馈电结构压接于天线辐射面，通过金属过孔使二者相连，免去了焊接工艺，使整个结构形成一体，更加精准，也增加了辐射面的耐冲击能力。2）通过侧壁加载栅条来控制天线的等效口径，展宽了天线的方向图；3）天线馈电采用二联装馈电器形式，两个同轴体和两个输出端口均固定于同一个法兰盘上，并且馈电器上采用斜切式巴伦结构，在匹配天线性能的基础上，使馈电器结构更加的紧凑，牢固，增加了整个天线的抗震和耐冲击力；此外，二联装馈电器后端直接与微波组件直插，减少了弹体内部的连线和插座数目，提高了产品的使用可靠性。

附图说明

图1是本发明栅条侧壁加载宽带双极化平面振子天线装配结构图，（a）（b）分别为组合后的图和***图。

图2是本发明栅条侧壁加载宽带双极化平面振子天线辐射面结构图，其中（a）（b）分别为两个视角的图。

图3是本发明栅条侧壁加载宽带双极化平面振子天线泡沫柱结构图，其中（a）（b）分别为两个视角的图。

图4是本发明栅条侧壁加载宽带双极化平面振子天线金属背腔结构图，其中（a）（b）分别为两个视角的图。

图5是本发明栅条侧壁加载宽带双极化平面振子天线二联装馈电器结构图，其中（a）（b）分别为两个视角的图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

结合图1，本发明栅条侧壁加载宽带双极化平面振子天线由天线辐射面A、泡沫柱B、栅条侧壁加载的金属壳体C、二联装馈电器D四个部分组成。

如图2所示，天线辐射面A由天线辐射面介质基片1、天线辐射臂2、正交馈电结构3组成，所述介质基片1为不规则八边体结构，长边为19.3mm，短边为9.7mm，长短边交替组成八边形，厚度为0.8mm，介电常数为2.2。天线辐射臂2为十字的天线辐射臂，印制于介质基片1上层，介质基片1下层无覆铜。正交馈电结构3材料为介质常数2.2的三层PCB介质基片，其形状为正方体，边长为6mm，厚度为0.381mm。馈电线4的分支一印制于馈电结构的上表面，另一分支印制在馈电结构的中层，与上表面分支正交，相距0.127mm，呈十字形交叉摆布。金属过孔5贯穿天线辐射面介质基片1、天线辐射臂2、正交馈电结构3，两分支的一端通过金属过孔5与天线的辐射臂2以及二联装馈电器D的内芯18相接，金属过孔6紧邻金属过孔5，贯穿天线辐射面介质基片1、天线辐射臂2，与二联装馈电器D的外芯19相焊接，通过上述设计内芯18与外芯19分别与相对的两个臂连通。介质基片1四周设置第一通孔7，直径为2mm，通过螺钉使天线辐射面A固定于金属壳体C的金属第一螺纹孔11上。介质基片1与正交馈电结构3压接在一起，一体成形，大大提高了两者的定位精度。

所述泡沫柱B材质为PMI刚性泡沫，机械加工成直径为29.8mm，厚度10.7mm的圆柱体。圆柱体中心设置两个通孔9，直径2.7mm，两孔圆心相距4.2mm，两圆心与泡沫柱圆心相距2.97mm，安装时，通孔9的下端与金属壳体C的通孔12对齐。

所述金属壳体C的腔体内径为30mm，深度10.7mm，外径33mm。壳体的侧壁分布着一圈栅条10，顶部四周均匀分布四个M1.6的金属第一螺纹孔11。壳体内腔底部为两个M2.7的通孔12以及两个第二螺纹孔13，其中通孔12用于通过二联装馈电器D的同轴导体15，第二螺纹孔13的直径为2mm，用于固定二联装馈电器D的固定法兰16。壳体外侧底部均匀分布着四个M2的第三通孔14，使用螺钉可以将天线单元与底板固定。

所述二联装馈电器D表面镀金，由同轴导体15和固定法兰16组成。同轴导体15外径为2.6mm，顶端有一巴伦17，巴伦呈斜劈状，长度为10mm。同轴导体15顶部末端内芯18直径0.5mm，外芯19直径0.5mm。同轴导体15和固定法兰16为一体加工形成，固定法兰16上设置两个第二通孔20，为螺钉孔，通过M2螺钉连接于金属壳体C的第二螺纹孔13上，固定二联装馈电器D。固定法兰16上还设置射频输出孔21，为SMP-J型输出接口。

本发明的栅条侧壁加载宽带双极化平面振子天线，二联装馈电器D的同轴导体15通过金属壳体C的通孔12，并且使巴伦17向内，然后使用螺钉穿过二联装馈电器D第二通孔20，旋于金属壳体C的第二螺纹孔13上，至此二联装馈电器D与金属壳体C完成固定。将泡沫柱B上下表面均匀涂覆一层薄504胶装入金属壳体内C压紧，泡沫柱B的通孔9与金属壳体C的通孔12对应，二联装馈电器D的同轴导体15从泡沫柱B的通孔9穿过。天线辐射面A安装于金属壳体C顶端，使用螺钉穿过天线辐射面A 第一通孔7，旋于金属壳体C的第一螺纹孔11，天线辐射面A金属化过孔5对应于二联装馈电器D内芯18通过焊锡焊接连接固定，天线辐射面A金属化过孔6对应于二联装馈电器D外芯19通过焊锡焊接连接固定。

本发明可提供该天线俯仰宽开覆盖，方位方向全覆盖，90°正交双极化，可由后端微波网络***合成任意形式的极化。本发明天线的金属壳体的侧壁为一种栅条状结构，侧壁栅条作为一种加载，能够有效的拓展带宽和展宽波束宽度，从而改善整个天线单元的性能。二联装馈电器采用集成巴伦设计结构，通过调整巴伦斜劈的高度和角度，实现不平衡同轴线与天线辐射面的匹配，改善天线的辐射性能。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种栅条侧壁加载宽带双极化平面振子天线，其特征在于，包括天线辐射面(A)、泡沫柱(B)、金属壳体(C)、二联装馈电器(D)，其中：

所述天线辐射面(A)包括天线辐射面介质基片(1)、天线辐射臂(2)、正交馈电结构(3)，其中天线辐射面介质基片(1)上层印制十字的天线辐射臂(2)，十字的天线辐射臂由正交设置的两个偶极子构成，十字的天线辐射臂(2)中心位置压接有正交馈电结构(3)，正交馈电结构(3)为三层PCB板，上层与中层印制一字形馈电，形成十字交叉形状；

所述泡沫柱(B)填充在金属壳体(C)内部，所述金属壳体(C)侧壁设置栅条，通过调整栅条的长度、宽度和间距控制天线的等效口径，所述二联装馈电器(D)由金属壳体(C)底部***，其馈电柱穿过金属壳体(C)底部经泡沫柱(B)，顶端与天线辐射臂(2)相连，二联装馈电器(D)底部与金属壳体(C)固定；

所述二联装馈电器(D)包括两个馈电柱，其内芯分别通过金属过孔(5)与天线的辐射臂(2)中的某个偶极子的特定位置相接，内芯(18)与外芯(19)分别与偶极子相对的两个臂连通。

2.根据权利要求1所述的栅条侧壁加载宽带双极化平面振子天线，其特征在于，所述泡沫柱(B)材质为PMI刚性泡沫。

3.根据权利要求1所述的栅条侧壁加载宽带双极化平面振子天线，其特征在于，所述金属壳体(C)侧壁的栅条长度、宽度及间距由天线工作频率决定。

4.根据权利要求1所述的栅条侧壁加载宽带双极化平面振子天线，其特征在于，所述二联装馈电器(D)采用集成巴伦设计结构，通过调整巴伦斜劈的高度和角度，实现不平衡同轴线与天线辐射面的匹配。

5.据权利要求1所述的栅条侧壁加载宽带双极化平面振子天线，其特征在于，所述介质基片(1)四周设置第一通孔(7)，所述金属壳体(C)顶部设置四个第一螺纹孔(11)，配合螺钉使天线辐射面(A)固定于金属壳体(C)上。

6.据权利要求1所述的栅条侧壁加载宽带双极化平面振子天线，其特征在于，所述金属壳体(C)底部设置两个第二螺纹孔(13)，所述二联装馈电器(D)的固定法兰(16)上设置两个第二通孔(20)，配合螺钉使二联装馈电器(D)与金属壳体(C)固定。

7.据权利要求1所述的栅条侧壁加载宽带双极化平面振子天线，其特征在于，所述金属壳体(C)外侧设置第三通孔(14)，配合螺钉将天线单元与底板固定。

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