一種縫隙加載微帶邊饋陣列天線制造技術

本發明專利技術提供了一種縫隙加載微帶邊饋陣列天線，其特征在于：采用開縫隙矩形貼片作為輻射單元，開縫隙矩形貼片的左右兩端均設有對天線進行容性匹配的自加載結構；每條線陣采用邊緣饋電、中心短路的結構，微帶天線陣副瓣通過微帶四分之一波長阻抗變換段實現。本發明專利技術提出了一種中心短路、邊緣饋電的新型邊饋形式，相當于電磁波遇到短路結構能量再返回到每個輻射單元上，并利用四分之一短路塊實現陣列的錐削分布。不但具有較低的副瓣，而且容易加工。結構小巧，便于與其他天線陣列復合，可以滿足在空間上與其它天線陣列復合、兼容的需求，具有很強的實用性及應用前景。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種縫隙加載微帶邊饋陣列天線，屬于雙波段通信、雷達、遙感

技術介紹
現代電子戰設備正向多功能一體化、小型集成化、模塊化、智能化的方向不斷邁進。傳統的單脈沖系統多采用波導結構，天線體積和重量較大，且實現兩副波導天線復合無論從設計還是加工都難度很大。因此研究小型化、易復合、結構巧妙的低副瓣單脈沖天線已日益重要。考慮到微帶天線的質量輕、易與集成電路實現一體化設計、成本低等特點，微帶天線逐漸走入研究人員的視野，逐漸成為單脈沖天線大家庭中的一員。要得到低副瓣電平的天線，常見的設計是梳狀線微帶天線陣，但是由于其輻射主要來自梳齒的末端，因此難于控制，不易實現低旁瓣電平。文獻[1](S.G.KimandK.Chang，“Low-costmonopulseantennausingbi-directionally-fedmicrostrippatcharray”，ElectronicsLetters，Vol.39，no.20，pp.1428-1429，2003.)中2003年S.G.Kim及K.Chang設計出了一個一維的低損耗雙向輻射單脈沖微帶天線陣，獲得大于-10dB的旁瓣電平。在頻率較高的毫米波波段，文獻[2](FangDagang，Chenxiaoguang，“AnovelcompactmicrostripmonopulseAntennaArray”，JournalofNanjingUniversityofScienceandTechnology，Vol.27，no.5，pp.474-477，2003)給出了一種共面單脈沖微帶天線設計，但其副瓣并不理想。在ku波段，文獻[3](HaoWang，Da-GangFang，“Investigationontheperformanceofacompactmicrostripmonopulseantennaarray”，20036thInternationalSymposiumonAntennas，PropagationandEMTheoryProceedings，pp100-103)國內方大綱教授設計出了16×16元的矩形貼片單脈沖均勻分布平面陣，最大增益為24.5dB，副瓣＜-17dB。此外16元單脈沖矩形貼片線陣的設計中，為了獲得較低的旁瓣，每個單元都與衰減器和相位調節器相連。上述文獻中的微帶陣列設計都是采用中心饋電結構，但在(主被動)雙頻復合天線或多頻復合天線等需要兩副或多副饋電結構時，采用中心饋電會使中心結構擁擠，甚至無法實現。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種結構巧妙的小型化、低副瓣微帶邊饋天線陣列，不但具有較低的副瓣，而且容易加工，由于具有小型化特性便于與其他天線陣列復合。為了解決上述技術問題，本專利技術的技術方案是提供一種縫隙加載微帶邊饋陣列天線，其特征在于：采用開縫隙矩形貼片作為輻射單元，開縫隙矩形貼片的左右兩端均設有對天線進行容性匹配的自加載結構；每條線陣采用邊緣饋電、中心短路的結構，微帶天線陣副瓣通過微帶四分之一波長阻抗變換段實現。優選地，通過對矩形貼片開槽，使表面電流發生彎曲，增加諧振長度，縮短天線尺寸。優選地，所述矩形貼片夫人寬度w的大小為：(0.2±0.05)λl≤w≤(0.5±0.05)λl，λl為最低工作頻率的波長。優選地，所述加載縫隙的長度ls為：ls＝(0.8±0.05)w。優選地，陣列電流分布為道爾夫-切比雪夫分布，利用各天線單元間饋線形成四分之一波長阻抗變換段來控制陣列電流分布，每條線陣中心點為短路點。本專利技術提出了一種中心短路、邊緣饋電的新型邊饋形式，相當于電磁波遇到短路結構能量再返回到每個輻射單元上，并利用四分之一短路塊實現陣列的錐削分布。不但具有較低的副瓣，而且容易加工。結構小巧，便于與其他天線陣列復合，可以滿足在空間上與其它天線陣列復合、兼容的需求，具有很強的實用性及應用前景。附圖說明圖1為本實施例提供的縫隙加載微帶邊饋陣列天線單元模型示意圖；圖2為本實施例提供的縫隙加載微帶邊饋陣列天線陣列模型示意圖。具體實施方式下面結合具體實施例，進一步闡述本專利技術。應理解，這些實施例僅用于說明本專利技術而不用于限制本專利技術的范圍。此外應理解，在閱讀了本專利技術講授的內容之后，本領域技術人員可以對本專利技術作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。本實施例提供的縫隙加載微帶邊饋陣列天線采用開縫隙矩形貼片作為輻射單元，開縫隙矩形貼片的左右兩端均設有對天線進行容性匹配的自加載結構，每條線陣采用邊緣饋電、中心短路的結構，微帶天線陣副瓣通過微帶四分之一波長阻抗變換段實現。I、輻射單元參數確定本專利技術天線的輻射主要由開縫隙的矩形貼片單元來實現。首先選擇矩形貼片單元的長度和寬度，根據計算，當工作于TM01(主模)時，其垂直極化天線尺寸寬度不小于w＝(0.5±0.05)λl。采取天線單元如圖1所示，通過對微帶貼片開槽，使表面電流發生彎曲，從而達到增加諧振長度，縮短天線尺寸的作用。適應小型化設計，矩形貼片寬度w可以選在(0.2±0.05)λl≤w≤(0.5±0.05)λl范圍內，λl為最低工作頻率的波長。加載縫隙的長度ls和寬度ws，ls的變化對天線低頻端影響較大，增大ls可以適當降低天線的工作頻率，一般取ls＝(0.8±0.05)w。ws主要決定縫隙阻抗的大小，從而影響與饋源的匹配程度，從另一方面來說，ws還會影響交叉極化的大小。為了減小對其他復合天線的影響，將天線厚度盡量縮小。由于厚度變小，天線感性增加，需對天線進行容性匹配，因此在天線左右兩端添加自加載結構，天線縱向尺寸不變，但介質板厚度變薄。自加載結構尺寸的選擇主要確定于天線本身的電抗值，這個可以根據Smith圖形計算而得。II、邊饋微帶陣列參數確定為了獲得低旁瓣而又有較高的增益，需將陣列電流分布設計為道爾夫-切比雪夫分布，如圖2所示利用各天線單元間饋線形成四分之一波長阻抗變換段來控制陣列電流分布，中心A點為短路點。改變了傳統的中心饋電模式，采用邊緣饋電、中心短路的結構，空間上可以滿足與其它天線陣列復合、兼容的需求。每條線陣采用邊饋結構，設計基本要點是：對于天線陣列，先由增益和旁瓣電平要求選定元數M、N及電流分布，然后進行錐削饋電網絡設計。由于在每條微帶陣列中心短路，因此需在邊緣饋電處添加匹配段，保證線陣上每個輻射單元的輻射效率。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種縫隙加載微帶邊饋陣列天線，其特征在于：采用開縫隙矩形貼片作為輻射單元，開縫隙矩形貼片的左右兩端均設有對天線進行容性匹配的自加載結構；每條線陣采用邊緣饋電、中心短路的結構，微帶天線陣副瓣通過微帶四分之一波長阻抗變換段實現。

【技術特征摘要】
1.一種縫隙加載微帶邊饋陣列天線，其特征在于：采用開縫隙矩形貼片作為輻射單元，開縫隙矩形貼片的左右兩端均設有對天線進行容性匹配的自加載結構；每條線陣采用邊緣饋電、中心短路的結構，微帶天線陣副瓣通過微帶四分之一波長阻抗變換段實現。2.如權利要求1所述的一種縫隙加載微帶邊饋陣列天線，其特征在于：通過對矩形貼片開槽，使表面電流發生彎曲，增加諧振長度，縮短天線尺寸。3.如權利要求1所述的一種縫隙加載微帶邊饋陣列天線，其特征在于：所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姚鳳薇，
申請(專利權)人：上海電機學院，
類型：發明
國別省市：上海;31