一種圓極化電掃相控漏波天線制造技術

本實用新型專利技術公開了一種圓極化電掃相控漏波天線，包括介質板層、位于介質板層之上的表面圖案層以及位于介質板層之下的金屬板底層，其特征在于，所述表面圖案層包括：多個傳輸線單元；多條分別經由變容二極管連接每個傳輸單元的天線單元饋線；多條分別連接每條天線單元饋線的窄線；若干個分別連接在相鄰兩條窄線之間的交指傳輸線；其中，所有相鄰兩個傳輸線單元之間均連接有變容二極管。本實用新型專利技術可用于衛星通信，圓極化鑒別率高，重量輕，且為電控掃描結構，無機械結構，易于集成化，掃描速度快。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及無線通信領域，特別涉及一種圓極化電掃相控漏波天線。
技術介紹
漏波天線原理如圖1所示，電磁波在介質中的相移常數為在自由空間中傳輸的相移常數為1 ,沿縱向傳播的相移常數為ky,_fcv 二柄-β2 , k0<ky時,為虛數,沿天線平面法向的傳播表述為eH此時為一實數，因此僅產生衰減而不能傳輸。而當IiPky時，為實數，e0J為復數，因此在天線平面法向產生輻射，形成漏波。漏波是行波在沿波導結構傳輸過程中向外輻射功率形成的波束，可利用此性質制作成漏波天線，漏波天線的原理與通常的諧振天線不同，利用行波原理，而非諧振原理，因此，漏波天線具有很強的方向性漏波天線作為非諧振天線，其尺寸不取決于工作頻率且往往為電小尺寸，一般為八分之一波長左右，而通常的諧振天線單元的尺寸為二分之一波長左右，因此漏波天線與傳統諧振天線相比，具有小型化的特點。而天線尺寸單元的減小，導致同樣尺寸的設計包含的單元數量增多，進而實現了高增益。天線尺寸對工作頻率不敏感，因此實現了寬帶特性。相控陣天線是利用不同天線單元之間的相位差，形成一定指向的波前，進而決定天線主瓣方向。對于前文所述漏波天線而言，由于每個天線單元均工作于快波區，因此產生輻射，而級聯饋電又使得各個天線單元之間產生一定的相差，這恰恰符合了相控陣天線的要求，因此可將上述漏波天線視為相控陣天線。另一方面，通過在漏波天線單元上加載變容二極管，改變天線單元表面的電流相位，進而改變天線的遠場輻射的波前方向，從而改變了天線的主瓣方向。在漏波天線上加載變容二極管，可以實現基于電掃的波束方向可重構的漏波天線。 電掃技術的意義在于傳統的掃描是在方向圖不變的前提下改變天線的指向方向，因此需要額外設計機械轉動部分，而隨著大規模集成電路的發展，現有的機械加工技術已無法適應新的電路設計需要，因此相控陣天線的提出無疑徹底解決了這一問題，且由于徹底摒棄機械結構，使得系統的設計復雜度及工作量大大降低。另外，由于相控陣天線的方向圖的可重構基于變容二極管電容值的改變，而變容二極管的直流饋電大小可迅速改變，因此電掃天線的掃描速度遠超使用機械結構的傳統掃描天線。圓極化天線廣泛應用于衛星通信系統，具有易于接收，適應性好的特點。而現有的相控漏波天線并不能實現圓極化，原因在于當天線輻射單元同時作為圓極化單元時，圓極化的實現取決于天線輻射單元的表面電流，而隨著變容二極管電容值的改變，表面電流改變明顯，進而嚴重影響圓極化性能，同時也影響了天線的輸入阻抗，使得傳輸效率降低。另一種實現方法是先構造傳輸線，實現一定相移，再構造圓極化單元，單元間距為四分之一波長，這樣做的缺點在于結構復雜，無法小型化，且圓極化單元的間距與波長關聯，使得頻帶寬度變窄，同時也面臨著表面電流分布被嚴重改變的問題
技術實現思路
本技術的目的是提供一種圓極化電掃相控漏波天線，通過將圓極化電掃漏波天線分別設計饋線部分與圓極化部分，從而降低設計難度，另一方面為了保證設計的小型化，還需要將饋線與圓極化部分整合起來，減小天線的尺寸。本種技術的所提供的一圓極化電掃相控漏波天線，包括介質板層、位于介質板層之上的表面圖案層以及位于介質板層之下的金屬板底層，其特征在于，所述表面圖案層包括:多個傳輸線單元；多條分別經由變容二極管連接每個傳輸單元的天線單元饋線；多條分別連接每條天線單元饋線的窄線；若干個分別連接在相鄰兩條窄線之間的交指傳輸線；其中，所有相鄰兩個傳輸線單元之間均連接有變容二極管。優選地，每條窄線均包括一個串接在其中段的變容二極管。優選地，每條窄線在其遠離天線單元饋線的一端設有一個過孔，并且所述過孔經由穿過表面圖案層介質板層的金屬線連接所述金屬板底層。優選地，每個交指傳輸線均具有兩條平行的微帶線，其每條微帶線的一端連接所述相鄰兩條窄線之一條窄線，其另一端布置在所述相鄰兩條窄線之另一條窄線的附近。優選地，每條微帶線的兩端分別位于所述相鄰兩條窄線過孔的附近。優選地，布置在窄線附近的微帶線與其窄線的距離等于兩條平行的微帶線的間距。優選地，每個傳輸線單元均為矩形，且每個矩形傳輸線單元的兩個對角分別為切掉了一個等腰直角三角形邊的切角。優選地,分別為切角的兩個對角是左下角和右上角。優選地,分別為切角的兩個對角是左上角和右下角。優選地，所述傳輸線單元的工作頻率為5.8GHz?，F對于現有技術，本技術的技術效果是，可用于衛星通信，圓極化鑒別率高，重量輕，且為電控掃描結構，無機械結構，易于集成化，掃描速度快，且在漏波天線基礎上實現圓極化迄今為止未見報道。設計具有獨創性以及巨大的實用價值。附圖說明圖1是漏波天線的原理圖；圖2是本技術的圓極化電掃相控漏波天線的微帶線結構的示意圖；圖3是本技術的圓極化電掃相控漏波天線仿真模型；圖4-圖7分別是本技術的圓極化電掃相控漏波天線的主瓣方向分別為為0°、11°、22°、37° 時的軸比。具體實施方式以下結合附圖對本技術的優選實施例進行詳細說明，應當理解，以下所說明的優選實施例僅用于說明和解釋本技術，并不用于限定本技術。圖2顯示了本技術的圓極化電掃相控漏波天線的微帶線結構的示意圖，如圖2所示，包括介質板層、位于介質板層之上的表面圖案層以及位于介質板層之下的金屬板底層，其特征在于，所述表面圖案層包括:多個傳輸線單元I ;多條分別經由變容二極管連接每個傳輸單元I的天線單元饋線2 ；多條分別連接每條天線單元饋線2的窄線3 ；若干個分別連接在相鄰兩條窄線3之間的交指傳輸線4 ；其中，所有相鄰兩個傳輸線單元I之間均連接有變容二極管5。進一步說，其結構為一個典型復合左右手漏波天線與一段交指傳輸線4結合，在漏波天線上切角，使得傳輸線單元I本身實現圓極化，而由于傳輸線單元I還負責通過信號耦合傳輸功率，使得圓極化質量受到影響，交指傳輸線4的作用是通過構造額外的饋線，用傳導傳輸來降低耦合傳輸的功率，從而降低耦合對圓極化性能的劣化，使用交指結構來微調阻抗，使得變容二極管電容5改變時依然能保證功率傳輸，同時，交指傳輸線4與天線單元的左手電感結構所構成的環狀結構也能實現圓極化，這樣就保證了在掃描的同時圓極化性能不受較大影響。其中，每條窄線3均包括一個串接在其中段的變容二極管5 ;每條窄線3在其遠離天線單元饋線2的一端設有一個過孔6，并且所述過孔6經由穿過表面圖案層介質板層的金屬線連接所述金屬板底層；每個交指傳輸線4均具有兩條平行的微帶線，其每條微帶線的一端連接所述相鄰兩條窄線3之一條窄線3，其另一端布置在所述相鄰兩條窄線3之另一條窄線3的附近；每條微帶線的兩端分別位于所述相鄰兩條窄線3過孔6的附近。此外，布置在窄線3附近的微帶線與其窄線3的距離等于兩條平行的微帶線的間距；每個傳輸線單元I均為矩形，且每個矩形傳輸線單元I的兩個對角分別為切掉了一個等腰直角三角形邊的切角。其中，分別為切角的兩個對角是左下角和右上角或分別為切角的兩個對角是左上角和右下角。也就是說，本技術的圓極化電掃漏波天線，由一塊微帶線雕刻加工而成。表面為金屬圖案，下層為介質板，材料為Rogers5880,底層為金屬板(地板)。其中表面圖案由天線單元饋線2，帶有切角的傳輸線單元I，帶有過孔6及變容二極管4的窄線3及交指傳輸線4組成。傳輸線單元I為矩本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種圓極化電掃相控漏波天線，包括介質板層、位于介質板層之上的表面圖案層以及位于介質板層之下的金屬板底層，其特征在于，所述表面圖案層包括：多個傳輸線單元；多條分別經由變容二極管連接每個傳輸單元的天線單元饋線；多條分別連接每條天線單元饋線的窄線；若干個分別連接在相鄰兩條窄線之間的交指傳輸線；其中，所有相鄰兩個傳輸線單元之間均連接有變容二極管。

【技術特征摘要】
1.一種圓極化電掃相控漏波天線，包括介質板層、位于介質板層之上的表面圖案層以及位于介質板層之下的金屬板底層，其特征在于，所述表面圖案層包括: 多個傳輸線單元； 多條分別經由變容二極管連接每個傳輸單元的天線單元饋線； 多條分別連接每條天線單元饋線的窄線； 若干個分別連接在相鄰兩條窄線之間的交指傳輸線； 其中，所有相鄰兩個傳輸線單元之間均連接有變容二極管。2.根據權利要求1所述的圓極化電掃相控漏波天線，其特征在于，每條窄線均包括一個串接在其中段的變容二極管。3.根據權利要求1所述的圓極化電掃相控漏波天線，其特征在于，每條窄線在其遠離天線單元饋線的一端設有一個過孔，并且所述過孔經由穿過表面圖案層介質板層的金屬線連接所述金屬板底層。4.根據權利要求3所述的圓極化電掃相控漏波天線，其特征在于，每個交指傳輸線均具有兩條平行的微帶線，其每條微帶線的一端連接所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馮春楠，張欣，王金龍，杜江，馬濤，傅佳輝，陳晚，
申請(專利權)人：中興通訊股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：