CN103000991A - 小型化多单元抗干扰北斗天线阵列 - Google Patents

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董加伟
章飚
李永翔
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Abstract

本发明涉及天线技术领域，是一种小型化多单元抗干扰北斗天线阵列。目的是结构简单，剖面低，加工容易，尺寸也满足小型化要求。包括：介质板(1)、辐射贴片(2)、接地板(3)、同轴连接器内芯(4)及同轴连接器外皮(5)；同轴连接器内芯(4)穿过介质板与辐射贴片(2)相连接，同轴连接器外皮(5)与接地板(3)连接；其中，1个辐射贴片(2)和1个接地板(3)组成1个天线单元，天线单元之间的接地板(3)互相绝缘，所述的小型化多单元抗干扰北斗天线阵列包括多个所述天线单元。本发明的优点是可以接收或发射圆极化电磁波且天线带宽比现有天线宽，天线轴比低、极化纯度高；低剖面、质量轻的特性。

Description

小型化多单元抗干扰北斗天线阵列
技术领域
本发明涉及天线技术领域，更确切的说，是指一种可应用于抗干扰系统中，具有小型化、圆极化特性六单元北斗天线阵列。
背景技术
飞航导弹数据链系统中，抗干扰能力是一个关键指标。目前阵列天线技术是进一步提高系统抗干扰能力的有效手段之一，因此阵列天线技术在飞航导弹数据链系统中的应用问题也成为一个重点。
目前应用于北斗系统、GPS(全球定位系统)的圆极化天线，大多采用高介电常数的微带天线，来实现圆极化、小型化特性。这些天线虽然剖面低、能实现小型化，但是由于高介电常数的陶瓷介质，其生产工艺较复杂，介电常数分布均匀性差，加工精度要求比较高，天线带宽窄，使得在大型阵列天线设计中，应用难度大。再加上陶瓷介质硬度大且偏脆易碎的物理特性，使得在阵列中抗振能力差，限制了其应用。
考虑到上述情况，有必要为抗干扰系统开发一种天线阵列，提供比现有的天线有更低剖面、易加工、一致性较好的天线阵列。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种小型化六单元抗干扰北斗天线阵列。该天线阵列结构简单，剖面低，加工容易，尺寸也满足小型化要求。本发明用于发射和接收右旋圆极化电磁波，天线辐射方向图为半球型，天线单元之间隔离度较好，极化轴比较低。
本发明是这样实现的：一种小型化多单元抗干扰北斗天线阵列，包括：介质板、辐射贴片、接地板、同轴连接器内芯及同轴连接器外皮；同轴连接器内芯穿过介质板与辐射贴片相连接，同轴连接器外皮与接地板连接；其中，1个辐射贴片和1个接地板组成1个天线单元，天线单元之间的接地板互相绝缘，所述的小型化多单元抗干扰北斗天线阵列包括多个所述天线单元。
如上所述的一种小型化多单元抗干扰北斗天线阵列，其中，在多个所述天线单元中，其中1个位于介质板上中心位置，其余的均匀排列在以介质板中心为圆心的同一圆周上。
如上所述的一种小型化多单元抗干扰北斗天线阵列，其中，多个所述天线单元均匀排列在以介质板中心为圆心的同一圆周上。
如上所述的一种小型化多单元抗干扰北斗天线阵列，其中，所述多个天线单元的个数为4个～7个。
如上所述的一种小型化多单元抗干扰北斗天线阵列，其中，所述多个天线单元的个数为6个。
本发明的优点是：
本发明采用低介电常数、小接地板的贴片天线的基本结构，使得天线可以接收或发射圆极化电磁波且天线带宽比现有天线宽，满足抗干扰天线阵列频段的极化和带宽要求；由于天线阵列单元尺寸设计适当，使得天线轴比低、极化纯度高；由于天线介质板厚度小，实现了天线低剖面、质量轻的特性。和现有技术相对照，具有积极和明显的效果。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是本发明天线阵列的S参数；
图3是本发明天线阵列的YOZ面辐射方向图；
图4是本发明天线阵列的轴比；
图5是本发明天线阵列的另一种排列方式。
图中：1.介质板、2.辐射贴片、3.接地板、4.同轴连接器内芯、5.同轴连接器外皮。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明是一种能够应用在飞航导弹数据链抗干扰系统中的小型化六单元北斗天线阵列，由六个天线单元和同轴连接器组成。每个天线单元由辐射贴片和接地板组成，由于天线单元采用单独的接地板，面积比较小，使得天线阵列较小；同轴连接器内芯与辐射贴片相连，外皮与接地板相连；同轴连接器输出的能量从馈电端馈入，激起天线表面电流，由此产生辐射。
根据实际应用情况，单元数量能够在4个～7个的范围内选择。
参见图1所示，本发明小型化六单元抗干扰北斗天线阵列，由介质板1、辐射贴片2、接地板3、同轴连接器内芯4及同轴连接器外皮5共同构成。同轴连接器内芯4穿过介质板与辐射贴片2相连接，同轴连接器外皮5与接地板3连接。
本发明选择的介质板1是Taconic生产的TRF-43介质板，厚度为64mil，即1.63mm介电常数为4.3，覆铜厚度为1oz/ft2。同轴连接器为50Ω，SMA连接器。本发明的天线单元采用方形贴片切角以实现圆极化，调整边长来控制谐振频率，切角大小影响圆极化纯度，馈电点的偏移距离影响阻抗匹配。
根据林昌禄主编的《天线工程手册》中，单馈点方形圆极化微带天线辐射贴片的计算方法，可以得出辐射贴片的边长和切角尺寸。计算结果为近似值，经仿真软件调整后，得到本发明的具体尺寸。
本发明介质板1为圆形，直径为200mm，辐射贴片2边长为28mm，接地板3边长为40mm，馈电点的位置距离相应接地板3中心6mm，切角大小为3.0mm和3.1mm，周围天线单元距离中心天线单元的尺寸为半波长。
参见图2所示，天线阵列单元的S参数仿真结果，-10dB带宽在90MHz左右，天线阵列单元之间隔离度为-17dB以下。参见图3、4所示，天线单元实现轴比3dB的仰角范围是±60度，轴比6dB的仰角范围为±77度；3dB轴比带宽为20MHz，6dB轴比带宽在40MHz以上。
参见图5所示，本发明小型化六单元抗干扰北斗天线阵列也可采用一圈六个的排列形式，实现相同的性能指标和特性。

Claims (5)

1.一种小型化多单元抗干扰北斗天线阵列，包括：介质板(1)、辐射贴片(2)、接地板(3)、同轴连接器内芯(4)及同轴连接器外皮(5)；同轴连接器内芯(4)穿过介质板与辐射贴片(2)相连接，同轴连接器外皮(5)与接地板(3)连接；其特征在于：1个辐射贴片(2)和1个接地板(3)组成1个天线单元，天线单元之间的接地板(3)互相绝缘，所述的小型化多单元抗干扰北斗天线阵列包括多个所述天线单元。
2.如权利要求1所述的一种小型化多单元抗干扰北斗天线阵列，其特征在于：在多个所述天线单元中，其中1个位于介质板(1)上中心位置，其余的均匀排列在以介质板(1)中心为圆心的同一圆周上。
3.如权利要求1所述的一种小型化多单元抗干扰北斗天线阵列，其特征在于：多个所述天线单元均匀排列在以介质板(1)中心为圆心的同一圆周上。
4.如权利要求1至3中任一项所述的一种小型化多单元抗干扰北斗天线阵列，其特征在于：所述多个天线单元的个数为4个～7个。
5.如权利要求4中所述的一种小型化多单元抗干扰北斗天线阵列，其特征在于：所述多个天线单元的个数为6个。
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