CN102280720A - 四端口天线的微带双模馈电网络 - Google Patents

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Abstract

一种无线雷达技术领域的四端口天线的微带双模馈电网络，包括：相对设置的第一双模子网络和第二双模子网络，第一双模子网络包括：宽频带巴伦、功分器、第一微带线和第二微带线；第二双模子网络包括：宽频带巴伦、功分器、第三微带线和第四微带线。本发明实现对小型化的四端口天线实现双模馈电，以进一步拓展天线带宽，在更宽的频带范围内改善输入端口的隔离度。

Description

四端口天线的微带双模馈电网络
技术领域
本发明涉及的是一种无线雷达技术领域的装置，具体是一种四端口天线的微带双模馈电网络。
背景技术
随着通信技术的飞速发展以及精确制导武器在现代战场上大量的应用，发展先进的天线探测技术已经成为提高作战平台生存力的重要措施。某些通信系统要求天线在小型化的同时还具有宽阻抗带宽、高双线性极化隔离度以及非中心馈电的特性，传统的平面天线由于无法满足上述要求而使其应用受到限制，多端口天线的提出则为这一问题的解决提供了一套有效的解决方案。
经对现有技术的文献检索发现，专利公开号CN101587984A公开了一种位于圆柱导体平台上的宽频带、小型化四端口天线，该天线采用了主副辐射单元结构，构成了通过四个端口进行目标方位探测的天线解决方案，有效地展开了带宽，在保证天线小型化的基础上实现了宽频带的性能。但是该四端口天线由于使用单模馈电，其性能及应用范围将会受到一定的限制。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种四端口天线的微带双模馈电网络，能够对小型化的四端口天线实现双模馈电，以进一步拓展天线带宽，在更宽的频带范围内改善输入端口的隔离度。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：相对设置的第一双模子网络和第二双模子网络，其中：
所述的第一双模子网络包括：宽频带巴伦、功分器、第一微带线和第二微带线，其中：宽频带巴伦和功分器的两端分别与第一微带线的一端及第二微带线的一端相连接，第一微带线和第二微带线的另一端分别作为馈电网络的馈电端口与外部天线相连接，对外部天线的辐射元件进行馈电。
所述的宽频带巴伦与第一微带线和第二微带线之间以及功分器与第一微带线和第二微带线之间均设有二极管开关。
所述的第二微带线的另一端上设有四分之一波长微带线。
所述的第二双模子网络包括：宽频带巴伦、功分器、第三微带线和第四微带线，其中：宽频带巴伦和功分器的两端分别与第三微带线的一端及第四微带线的一端相连接，第三微带线的另一端和第四微带线的另一端分别作为馈电网络的馈电端口与外部天线相连接，对外部天线的辐射元件进行馈电。
所述的宽频带巴伦与第三微带线和第四微带线之间以及功分器与第三微带线和第四微带线之间均设有二极管开关。
所述的第三微带线的另一端上设有四分之一波长微带线。
所述的宽频带巴伦由两条微带线及跨接于其间的微带电桥组成，其中：第五微带线的一端与第一微带线或第四微带线相连，另一端为激励端；第六微带线的一端与第二微带线或第三微带线相连接，另一端为负载端；微带电桥与第五微带线及第六微带线的连接处相互垂直。
所述的功分器为微带线结构，其中部设有激励端与外部电路相连。
本发明中第一双模子网络和第二双模子网络的两种工作模式均由二极管开关的“开”和“关”来确定，其中：
在第一模式状态下，由第一、第二微带线到宽频带巴伦的二极管开关状态为“开”，由第一、第二微带线到功分器的二极管开关状态为“关”；由第三、第四微带线到宽频带巴伦的二极管开关状态为“开”，由第三、第四微带线到功分器的二极管开关状态为“关”；
在第二模式状态下，由第一、第二微带线到宽频带巴伦的二极管开关状态为“关”，由第一、第二微带线到功分器的二极管开关状态为“开”；由第三、第四微带线到宽频带巴伦的二极管开关状态为“关”，由第三、第四微带线到功分器的二极管开关状态为“开”。
本发明通过以下方式进行工作：通过宽频带巴伦、二极管开关和微带线之间组成的网络可以得到反相激发模，通过功分器、二极管开关和微带线之间组成的网络可以得到同相激发模。整个馈电网络的工作模式由八个二极管开关的“开”与“关”所决定。
与现有的发明相比较，本发明微带双模馈电网络实现了对四端口天线的双模馈电，使天线具有和差波束功能，获得了正交的线性极化辐射电场，使得天线的交叉极化得到降低。同时，本发明使天线输入端口的隔离度在更宽的频带范围内得到了明显的改善，进一步的拓展了天线的带宽。由于采用平面结构，本发明制作简单，馈电容易，适用于小型化的通信系统。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的宽频带巴伦部分结构示意图。
图3是本发明的功分器部分结构示意图。
图4是本发明实施例的巴伦的传输函数曲线与相位曲线。
图5是本发明实施例的功分器的传输函数曲线与相位曲线。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1-3所示，本实施例包括：相对设置的第一双模子网络1和第二双模子网络13，其中：
所述的第一双模子网络1包括：第一宽频带巴伦2、第一功分器3、二极管开关4-7、第一微带线8和第二微带线9，其中：第一宽频带巴伦2和第一功分器3分别通过第三二极管开关6和第四二极管开关7与第一微带线8相连接、通过第一二极管开关4和第二二极管开关5与第二微带线9相连接。
所述的第一宽频带巴伦2包括：第五微带线10、第六微带线11和微带电桥12，其连接方式为：第五微带线10的一端通过第三二极管开关6与第一微带线8相连接，另一端为激励端口1；第六微带线11的一端通过第一二极管开关4与第二微带线9相连接，另一端为负载端；四个微带电桥12跨接在第五微带线10和第六微带线11之间，在连接处相互垂直。
所述的第一功分器3的输入端为激励端口2，输出端分别通过第四二极管开关7与第一微带线8相连接、通过第二二极管开关5与第二微带线9相连接。
所述的二极管开关4-7为PIN二极管开关，其中在第一模式状态下：第一二极管开关4“开”，第二二极管开关5“关”，第三二极管开关6“开”，第四二极管开关7“关”；在第二模式状态下：第一二极管开关4“关”，第二二极管开关5“开”，第三二极管开关6“关”，第四二极管开关7“开”。
所述的第一微带线8的终端为馈电端口5，第二微带线9的终端为馈电端口6，它们分别作为馈电网络的馈电端口与外部天线的辐射元件相连接，对辐射元件进行馈电。
所述的第二双模子网络13包括：第二宽频带巴伦14、第二功分器15、二极管开关16-19、第三微带线20和第四微带线21，其中：第二宽频带巴伦14和第二功分器15分别通过第八二极管开关19和第七二极管开关18与第三微带线20相连接、通过第六二极管开关17和第五二极管开关16与第四微带线21相连接。
所述的第二宽频带巴伦13包括：第五微带线22、第六微带线23和微带电桥24，其连接方式为：第五微带线22的一端通过第六二极管开关17与第四微带线21相连接，另一端为激励端口3；第六微带线23的一端通过第八二极管开关19与第三微带线20相连接，另一端为负载端；三个微带电桥14跨接在第五微带线22和第六微带线23之间，在连接处相互垂直。
所述的第二功分器15的输入端为激励端口4，输出端分别通过第七二极管开关18与第三微带线20相连接、通过第五二极管开关16第四微带线21相连接。
所述的二极管开关16-19为PIN二极管开关，其中在第一模式状态下：第五二极管开关16“关”，第六二极管开关17“开”，第七二极管开关18“关”，第八二极管开关19“开”；在第二模式状态下：第五二极管开关16“开”，第六二极管开关17“关”，第七二极管开关18“开”，第八二极管开关19“关”。
所述的第三微带线20的终端为馈电端口7，第四微带线21的终端为馈电端口8，它们分别作为馈电网络的馈电端口与外部天线的辐射元件相连接，对辐射元件进行馈电。
所述的第二微带线9和第三微带线20的一端均设有四分之一波长微带线。
本发明实施例的整个网络印刷在相对介电常数为6.55、厚度为1.27mm的介质基板上。
如图4所示，本发明实施例的巴伦能够在37％的相对带宽内提供平衡的功率分配，能够在1.19-1.81GHz的频带范围内提供一致的180±5°的相移。
如图5所示，本发明实施例的功分器能够在55％的相对带宽内提供平衡的功率分配，能够在1.12-1.82GHz的频带范围内提供一致的180±5°的相移。

Claims (5)

1.一种四端口天线的微带双模馈电网络，包括：相对设置的第一双模子网络和第二双模子网络，其特征在于：
所述的第一双模子网络包括：宽频带巴伦、功分器、第一微带线和第二微带线，其中：宽频带巴伦和功分器的两端分别与第一微带线的一端及第二微带线的一端相连接，第一微带线和第二微带线的另一端分别作为馈电网络的馈电端口与外部天线相连接，对外部天线的辐射元件进行馈电；
所述的第二双模子网络包括：宽频带巴伦、功分器、第三微带线和第四微带线，其中：宽频带巴伦和功分器的两端分别与第三微带线的一端及第四微带线的一端相连接，第三微带线的另一端和第四微带线的另一端分别作为馈电网络的馈电端口与外部天线相连接，对外部天线的辐射元件进行馈电。
2.根据权利要求1所述的四端口天线的微带双模馈电网络，其特征是，所述的第二微带线的另一端和第三微带线的另一端上设有四分之一波长微带线。
3.根据权利要求1所述的四端口天线的微带双模馈电网络，其特征是，所述的宽频带巴伦由两条微带线及跨接于其间的微带电桥组成，其中：第五微带线的一端与第一微带线或第四微带线相连，另一端为激励端；第六微带线的一端与第二微带线或第三微带线相连接，另一端为负载端；微带电桥与第五微带线及第六微带线的连接处相互垂直。
4.根据权利要求1所述的四端口天线的微带双模馈电网络，其特征是，所述的功分器为微带线结构，其中部设有激励端与外部电路相连。
5.根据上述任一权利要求所述的四端口天线的微带双模馈电网络，其特征是，所述的宽频带巴伦与第一微带线和第二微带线之间、功分器与第一微带线和第二微带线之间、宽频带巴伦与第三微带线和第四微带线之间以及功分器与第三微带线和第四微带线之间均设有二极管开关。
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