CN103647149B - 用于相控阵天线阵列的单元方向图拓宽装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于相控阵天线阵列的单元方向图拓宽装置，所述单元方向图拓宽装置包括：第一基板；以及多个竖直导电几何结构，所述多个竖直导电几何结构排列成大致垂直于所述第一基板；所述单元方向图拓宽装置在使用时设置在所述相控阵天线阵列的上方，从而拓宽所述相控阵天线阵列的单元方向图。本发明的用于相控阵天线阵列的单元方向图拓宽装置能起到以下有益技术效果：增大天线工作带宽，拓宽阵中有源单元方向图。

Description

用于相控阵天线阵列的单元方向图拓宽装置

技术领域

本发明涉及一种用于相控阵天线阵列的单元方向图拓宽装置。

背景技术

相控阵雷达因其特有的快速波束扫描和波束形成等特性，成为目前雷达发展的主要趋势。相控阵雷达的天线设计也是一个很重要的领域。现代雷达发展要求天线工作带宽够宽，扫描范围大，同时驻波要小，阵中有源单元方向图要宽。

为了解决上述问题，即为了增大天线工作带宽，拓宽阵中有源单元方向图，现有技术中提出了若干种解决方案。

一种解决方案是增大天线阵元之间的间距。然而，增大天线阵元之间的间距容易出现栅瓣。

另一种解决方案是在天线阵元之间加载电磁带隙（EBG）结构。然而，电磁带隙结构制备复杂，且只适合贴片天线。

发明内容

本发明的一个目的在于，针对现有技术中相控阵天线设备的上述缺陷，提供一种用于相控阵天线阵列的单元方向图拓宽装置，其能克服现有技术中的上述缺陷，增大天线工作带宽，拓宽阵中有源单元方向图。

本发明的以上目的通过一种用于相控阵天线阵列的单元方向图拓宽装置来实现，所述单元方向图拓宽装置包括：

第一基板；以及

多个竖直导电几何结构，所述多个竖直导电几何结构排列成大致垂直于所述第一基板；

所述单元方向图拓宽装置在使用时设置在所述相控阵天线阵列的上方，从而拓宽所述相控阵天线阵列的单元方向图。

根据上述技术方案，本发明的用于相控阵天线阵列的单元方向图拓宽装置能起到以下有益技术效果：增大天线工作带宽，拓宽阵中有源单元方向图。

较佳的是，所述单元方向图拓宽装置还包括多个水平导电几何结构，所述多个水平导电几何结构水平地设置在所述第一基板的一表面上。

较佳的是，拓宽所述相控阵天线阵列的单元方向图通过以下方式来实现：调节所述相控阵天线阵列中各个天线单元之间的互耦系数。

较佳的是，调节所述相控阵天线阵列中各个天线单元之间的互耦系数包括：调高或调低所述相控阵天线阵列中各个天线单元之间的互耦系数。

较佳的是，每个所述竖直导电几何结构的正上方或正下方分别对应有一个所述水平导电几何结构。

较佳的是，所述单元方向图拓宽装置还包括第二基板和填充材料，所述填充材料填充于所述第一基板和所述第二基板之间，所述多个竖直导电几何结构固定于所述填充材料内。

较佳的是，所述第一基板有多个，每个第一基板一表面上设置有多个水平导电几何结构，并有对应多个竖直导电几何结构大致垂直于所述第一基板地设置在所述第一基板表面上。

较佳的是，所述一表面设有水平导电几何结构的第一基板、第二基板以及填充于所述第一基板和第二基板之间固定所述竖直导电几何结构的填充材料共同构成一个单元方向图拓宽层，所述单元方向图拓宽装置由多个所述单元方向图拓宽层堆叠而成。

较佳的是，所述第一基板和第二基板有多个，且以每两个所述第一基板之间设有一个所述第二基板、每两个所述第二基板之间设有一个所述第一基板地依次间隔排布，相邻的第一基板和第二基板之间设有固定所述竖直导电几何结构的填充材料。

较佳的是，所述多个竖直导电几何结构镶嵌、焊接或粘接于所述填充材料内。

较佳的是，所述水平导电几何结构和所述竖直导电几何结构是由导电材料制成的具有一定几何图形的平面或立体结构。

较佳的是，每个所述水平导电几何结构或所述竖直导电几何结构包括口字型结构和位于所述口字形结构内相向设置的两个T形结构。

较佳的是，每个所述水平导电几何结构或所述竖直导电几何结构包括开口对向设置的两个C形结构和位于所述两个C形结构内的一字形结构。

较佳的是，所述单元方向图拓宽装置为多个且层叠设置于所述相控阵天线阵列上方。

较佳的是，所述多个水平导电几何结构和所述多个竖直导电几何结构周期性排列。

较佳的是，所述天线阵列中的每个天线单元是Vivaldi天线、偶极子天线、波导天线、缝隙天线、或微带天线。

较佳的是，所述天线阵列包含多个并行排布的子阵列，每个子阵列可划分为多个天线单元。

较佳的是，每个所述子阵列上相邻两个所述天线单元的距离与平行于所述基板表面的一列水平导电几何结构中连续N个水平导电几何结构的总长度相当，或者与平行于所述基板表面的一列竖直导电几何结构中N’个竖直导电几何结构的总长度相当，N、N’为大于等于2的自然数。

较佳的是，相邻两个所述子阵列的距离与垂直于所述基板表面的一行水平导电几何结构中连续M个水平导电几何结构的总长度相当，或者与垂直于所述基板表面的一列竖直导电几何结构中M’个竖直导电几何结构的总长度相当，M、M’为大于等于2的自然数。

附图说明

图1示出了本发明一实施方式的相控阵天线设备的立体示意图。

图2示出了本发明一实施方式的用于相控阵天线阵列的单元方向图拓宽装置的放大立体示意图。

图3（a）示出了本发明实施例1的单元方向图拓宽装置的竖直导电结构的示意图。

图3（b）示出了在未设有本发明实施例1单元方向图拓宽装置和设有本发明实施例1单元方向图拓宽装置的情况下、最近邻互耦系数与频率关系曲线图。

图3（c）示出了在未设有本发明实施例1单元方向图拓宽装置和设有本发明实施例1单元方向图拓宽装置的情况下、次近邻互耦系数与频率关系曲线图。

图3（d）示出了在设有本发明实施例1单元方向图拓宽装置的情况下、E面不同角度下、合成有源驻波比与频率关系曲线图。

图3（e）示出了在未设有本发明单元方向图拓宽装置的情况下、E面不同角度下、合成有源驻波比与频率关系曲线图。

图4（a）示出了本发明实施例2的单元方向图拓宽装置的竖直导电结构的示意图。

图4（b）示出了在未设有本发明实施例2单元方向图拓宽装置和设有本发明实施例2单元方向图拓宽装置的情况下、最近邻互耦系数与频率关系曲线图。

图4（c）示出了在未设有本发明实施例2单元方向图拓宽装置和设有本发明实施例2单元方向图拓宽装置的情况下、次近邻互耦系数与频率关系曲线图。

图4（d）示出了在设有本发明实施例2单元方向图拓宽装置的情况下、E面不同角度下、合成有源驻波比与频率关系曲线图。

图5示出了在未设有单元方向图拓宽装置、设有本发明实施例1单元方向图拓宽装置和设有本发明实施例2单元方向图拓宽装置的情况下，11×11天线阵列中心单元的有源方向图（E面）。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

图1示出了本发明一实施方式的相控阵天线设备的立体示意图。该相控阵天线设备包括天线阵列201和设置于天线阵列201上方的单元方向图拓宽装置。为了更清楚地看到相控阵天线设备的内部构成，在图1中仅示出了部分的天线阵列201和单元方向图拓宽装置，从而避免设置于天线阵列201上方的单元方向图拓宽装置盖住天线阵列201而无法看到天线阵列201。当然，本领域技术人员应能理解，单元方向图拓宽装置设置于天线阵列201上方，较佳地设置于天线阵列201正上方。此外，天线阵列201可以设置在母板202上。该母板202较佳地是金属母板。

图2示出了用于本发明一实施方式的用于相控阵天线阵列的单元方向图拓宽装置的放大立体示意图。该单元方向图拓宽装置包括：上基板105，也称第二基板；下基板101，也称第一基板；填充材料103，该填充材料填充于上基板105和下基板101之间；以及多个竖直导电几何结构104，多个竖直导电几何结构104镶嵌、焊接或粘接于填充材料103内且排列成大致垂直于上基板105和下基板101。

当然，虽然在图2中没有示出，但本领域技术人员在本发明公开内容的基础上可以理解，该单元方向图拓宽装置还可包括：多个水平导电几何结构，多个水平导电几何结构水平地设置（例如通过刻蚀等加工方式）在下基板101的上表面上。

每个竖直导电几何结构的正上方或正下方分别对应有一个水平导电几何结构。

虽然在图2所示的单元方向图拓宽装置中，多个竖直导电几何结构104设置在下基板101上方，但本领域技术人员在本发明公开内容的基础上可以理解，多个竖直导电几何结构104也可以设置在下基板101下方。

较佳的是，填充材料103与上基板105和下基板101紧密接触。填充材料103例如可以是泡沫填充材料。

虽然在图2所示的单元方向图拓宽装置中，示出了上基板105和下基板101，但本领域技术人员在本发明公开内容的基础上可以理解，上基板105主要起到保护导电几何结构的作用，也可省略上基板105。

虽然在图2所示的单元方向图拓宽装置中，示出了填充材料103，但本领域技术人员在本发明公开内容的基础上可以理解，也可省略填充材料103，而将多个竖直导电几何结构直接设置在下基板101上方或下方。

另外，下基板101可以有多个，多个下基板101依次从下往上以一定间距地堆叠，每个下基板101一表面上设置有多个水平导电几何结构，并有对应多个竖直导电几何结构大致垂直于下基板101地设置在下基板101表面上。

当然，也可有多个下基板101和多个上基板105，且以每两个下基板101之间设有一个上基板105、每两个上基板105之间设有一个下基板101地依次平行地间隔排布，相邻的上基板105和下基板101之间设有固定竖直导电几何结构的填充材料。

进一步地，也可将上基板105、下基板101以及填充于上基板105和下基板101之间的填充材料共同构成一个单元方向图拓宽层，本发明的单元方向图拓宽装置由多个这样的单元方向图拓宽层堆叠而成。

导电几何结构（水平导电几何结构和竖直导电几何结构104）是由导电材料制成的具有一定几何图形的平面或立体结构。水平导电几何结构和竖直导电几何结构104都可以根据需要设计成特定形状。例如，竖直导电几何结构104的形状可如图3（a）所示，即，包括口字型结构和位于所述口字形结构内相向设置的两个T形结构；竖直导电几何结构104的形状可如图4（a）所示，即，包括开口对向设置的两个C形结构和位于所述两个C形结构内的一字形结构。

虽然在图2所示的单元方向图拓宽装置中，竖直导电几何结构104是单层导电几何结构，但本领域技术人员在本发明公开内容的基础上可以理解，竖直导电几何结构104可以是多层导电几何结构。

较佳的是，多个水平或竖直导电几何结构可以按照矩形周期或三角形周期排列。所谓“矩形周期排列”是指某列导电几何结构中的每个导电几何结构与相邻列导电几何结构中的每个导电几何结构相互对齐。所谓“三角形周期排列”是指某列导电几何结构中的每个导电几何结构与相邻列导电几何结构中的每个导电几何结构相互错开一定距离，“三角形周期排列”也可称为“平行四边形周界排列”。

以上描述了单元方向图拓宽装置的基本结构，当然，本领域技术人员应能理解，该基本结构也可组合叠加成多层，层叠设置于天线阵列201上方，使得天线的扫描性能会有更大提升，只是需要牺牲单元方向图拓宽装置的厚度和重量。

本发明的用于相控阵天线阵列的单元方向图拓宽装置充分利用了导电几何结构对入射电磁波的频率响应特性和角度响应特性，针对特定的相控阵天线阵列，通过精心设计导电几何结构的形状、尺寸和排布方式，对相控阵天线阵列的近场电磁场进行调制，利用导电几何结构的散射特性以达到调节相控阵天线阵列中各个天线单元之间的互耦系数的目的，从而拓宽相控阵天线阵列的单元方向图。

相控阵天线设备中的天线阵列中的每个天线单元可以是Vivaldi天线、偶极子天线、波导天线、缝隙天线、或微带天线。

用于相控阵天线设备的天线阵列201包含多个并行排布的子阵列，每个子阵列可划分为多个天线单元。天线子阵列在制作时是整片制作的，因此在物理上通常不分离，如图1所示，一列列子阵列平行放置。若对天线子阵列进行人为划分，则可得到若干个天线单元。

本实施例中，水平导电几何结构和竖直导电几何结构均为矩形阵列排布。每个子阵列上相邻两个天线单元的距离与平行于基板表面的一列水平导电几何结构中连续N个水平导电几何结构的总长度相当，或者与平行于基板表面的一列竖直导电几何结构中N’个竖直导电几何结构的总长度相当，N、N’为大于等于2的自然数。

类似地，相邻两个子阵列的距离与垂直于基板表面的一行水平导电几何结构中连续M个水平导电几何结构的总长度相当，或者与垂直于基板表面的一列竖直导电几何结构中M’个竖直导电几何结构的总长度相当，M、M’为大于等于2的自然数。

本发明的用于相控阵天线阵列的单元方向图拓宽装置调节相控阵天线阵列中各个天线单元之间的互耦系数的原理如下：

假设m天线单元和n天线单元互耦系数为Smn，其中Smn是复数，包含幅度和相位。m天线端口有源反射系数Γm表达式如下：

${\mathrm{\Γ}}_m\left({\mathrm{\θ}}_o\right)=\frac{V_m^{-}}{V_m^{+}}=e^{\mathrm{jkma}\sin {\mathrm{\θ}}_o}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{\mathrm{mn}}{e}^{-\mathrm{jkna}\sin {\mathrm{\θ}}_o}$

如果Smn的互耦幅值增大，但Smp（p≠n）幅值减小，但总的合成效果最好，则这就是我们所需要的。对于相位变化，也是相似的理解。总之，个别Smn的变化可以增加或者减小，但是总的合成效果Γm最小。这里最小指的是具有物理意义的最小，因为很显然，幅值都为零，即完全没有互耦，合成有源反射系数是最小的。导电几何结构的功能即是调节Smn，使得最终合成的有源反射系数Γm满足要求。

实施例1

对未设有单元方向图拓宽装置的相控阵天线设备和设有单元方向图拓宽装置的相控阵天线设备进行了比较测试。具体地说，图3（a）示出了本发明实施例1的单元方向图拓宽装置的竖直导电结构的示意图。图3（b）示出了在未设有本发明实施例1单元方向图拓宽装置和设有本发明实施例1单元方向图拓宽装置的情况下、最近邻互耦系数与频率关系曲线图。图3（c）示出了在未设有本发明实施例1单元方向图拓宽装置和设有本发明实施例1单元方向图拓宽装置的情况下、次近邻互耦系数与频率关系曲线图。图3（d）示出了在设有本发明实施例1单元方向图拓宽装置的情况下、E面不同角度下、合成有源驻波比与频率关系曲线图。图3（e）示出了在未设有本发明单元方向图拓宽装置的情况下、E面不同角度下、合成有源驻波比与频率关系曲线图。

需要注意的是，本领域技术人员在本发明公开内容的基础上可以理解，E面通常是指与电场方向平行的切面。

实施例1采用vivaldi天线，按特定间距组成11×11阵列，其相控阵天线设备示意图可如图1所示。本领域技术人员在本发明公开内容的基础上可以理解，图1中的单元方向图拓宽装置可根据以下测试要求而设置或不设置。

本发明实施例1单元方向图拓宽装置采用了图3（a）所示的竖直导电结构，即，包括口字型结构和位于所述口字形结构内相向设置的两个T形结构。

在未设有本发明实施例1单元方向图拓宽装置和设有本发明实施例1单元方向图拓宽装置的情况下，最近邻互耦系数与频率关系曲线图和次近邻互耦系数与频率关系曲线图分别如图3（b）和图3（c）所示。需要注意的是，这里将天线阵列的中心天线单元作为示例，研究了中心天线单元与最近邻天线单元之间的互耦系数，以及中心天线单元与次近邻天线单元之间的互耦系数。然而，本领域技术人员在本发明公开内容的基础上可以理解，中心天线单元仅仅是示例，也可研究其它各天线单元与最近邻/次近邻天线单元之间的互耦系数。

从图3（b）和图3（c）中可以看出，设有本发明实施例1单元方向图拓宽装置的情况与未设有本发明实施例1单元方向图拓宽装置的情况相比，最近邻互耦系数和次近邻互耦系数都显著减小。

图3（d）示出了在设有本发明实施例1单元方向图拓宽装置的情况下、E面不同角度下、合成有源驻波比与频率关系曲线图。需要注意的是，合成有源驻波比基本上可以反映合成有源反射系数Γm，由于合成有源驻波比相对而言更易于测量，这里给出了合成有源驻波比与频率关系曲线图。然而，本领域技术人员在本发明公开内容的基础上可以理解，图3（d）实际上也反映了合成有源反射系数Γm。

图3（e）示出了在未设有本发明单元方向图拓宽装置的情况下、E面不同角度下、合成有源驻波比与频率关系曲线图。

对比图3（d）和图3（e）可以看出，在设有本发明实施例1单元方向图拓宽装置的情况下，宽角扫描合成有源驻波比显著减小。

因此，设有本发明实施例1单元方向图拓宽装置的相控阵天线设备与未设有本发明实施例1单元方向图拓宽装置的相控阵天线设备相比，扩展了扫描范围，提升了扫描性能，增大了天线工作带宽。

实施例2

对未设有单元方向图拓宽装置的相控阵天线设备和设有单元方向图拓宽装置的相控阵天线设备进行了比较测试。具体地说，图4（a）示出了本发明实施例2的单元方向图拓宽装置的竖直导电结构的示意图。图4（b）示出了在未设有本发明实施例2单元方向图拓宽装置和设有本发明实施例2单元方向图拓宽装置的情况下、最近邻互耦系数与频率关系曲线图。图4（c）示出了在未设有本发明实施例2单元方向图拓宽装置和设有本发明实施例2单元方向图拓宽装置的情况下、次近邻互耦系数与频率关系曲线图。图4（d）示出了在设有本发明实施例2单元方向图拓宽装置的情况下、E面不同角度下、合成有源驻波比与频率关系曲线图。图3（e）示出了在未设有本发明单元方向图拓宽装置的情况下、E面不同角度下、合成有源驻波比与频率关系曲线图。

实施例2采用vivaldi天线，按特定间距组成11×11阵列，其相控阵天线设备示意图可如图1所示。本领域技术人员在本发明公开内容的基础上可以理解，图1中的单元方向图拓宽装置可根据以下测试要求而设置或不设置。

本发明实施例2单元方向图拓宽装置采用了图4（a）所示的竖直导电结构，即，包括开口对向设置的两个C形结构和位于所述两个C形结构内的一字形结构。

在未设有本发明实施例2单元方向图拓宽装置和设有本发明实施例2单元方向图拓宽装置的情况下，最近邻互耦系数与频率关系曲线图和次近邻互耦系数与频率关系曲线图分别如图4（b）和图4（c）所示。需要注意的是，这里将天线阵列的中心天线单元作为示例，研究了中心天线单元与最近邻天线单元之间的互耦系数，以及中心天线单元与次近邻天线单元之间的互耦系数。然而，本领域技术人员在本发明公开内容的基础上可以理解，中心天线单元仅仅是示例，也可研究其它各天线单元与最近邻/次近邻天线单元之间的互耦系数。

从图4（b）和图4（c）中可以看出，设有本发明实施例2单元方向图拓宽装置的情况与未设有本发明实施例2单元方向图拓宽装置的情况相比，最近邻互耦系数显著减小，次近邻互耦系数明显增大。

图4（d）示出了在设有本发明实施例2单元方向图拓宽装置的情况下、E面不同角度下、合成有源驻波比与频率关系曲线图。需要注意的是，合成有源驻波比基本上可以反映合成有源反射系数Γm，由于合成有源驻波比相对而言更易于测量，这里给出了合成有源驻波比与频率关系曲线图。然而，本领域技术人员在本发明公开内容的基础上可以理解，图4（d）实际上也反映了合成有源反射系数Γm。

图3（e）示出了在未设有本发明单元方向图拓宽装置的情况下、E面不同角度下、合成有源驻波比与频率关系曲线图。

对比图4（d）和图3（e）可以看出，在设有本发明实施例2单元方向图拓宽装置的情况下，宽角扫描合成有源驻波比显著减小。

而且，将图4（d）与图3（d）作比较可知，在图4（d）中，合成有源驻波比即使在扫描到70°时基本都小于2，比图3（d）所示的实施例1的合成有源驻波比更小，这意味着更多能量辐射出去，更适合宽角扫描。

因此，设有本发明实施例2单元方向图拓宽装置的相控阵天线设备与未设有本发明实施例2单元方向图拓宽装置的相控阵天线设备相比，扩展了扫描范围，提升了扫描性能，增大了天线工作带宽。另外，设有本发明实施例2单元方向图拓宽装置的相控阵天线设备与设有本发明实施例1单元方向图拓宽装置的相控阵天线设备相比，更适合宽角扫描，进一步增大了天线工作带宽。

图5示出了在未设有单元方向图拓宽装置、设有本发明实施例1单元方向图拓宽装置和设有本发明实施例2单元方向图拓宽装置的情况下，11×11天线阵列中心单元的有源方向图（E面）。

从图5中可以看出，本发明实施例1和实施例2通过对阵中天线单元互耦系数进行调节，减小了合成有源驻波比，使得阵列中心单元方向图展宽。其中，实施例2拓宽效果要比实施例1好，与合成有源驻波比结果对应（即，实施例2比实施例1的合成有源驻波比更小）。因此，设有本发明单元方向图拓宽装置的相控阵天线设备与未设有本发明单元方向图拓宽装置的相控阵天线设备相比，增大了天线工作带宽，拓宽了阵中有源单元方向图；本发明实施例2与实施例1相比，进一步增大了天线工作带宽，进一步拓宽了阵中有源单元方向图。

以上对本发明的具体实施方式进行了描述，但本领域技术人员将会理解，上述具体实施方式并不构成对本发明的限制，本领域技术人员可以在以上公开内容的基础上进行多种修改，而不超出本发明的范围。

Claims (17)

1.一种用于相控阵天线阵列的单元方向图拓宽装置，其特征在于，所述单元方向图拓宽装置包括：

第一基板；

多个竖直导电几何结构，所述多个竖直导电几何结构排列成大致垂直于所述第一基板；以及

多个水平导电几何结构，所述多个水平导电几何结构水平地设置在所述第一基板的一表面上；

所述单元方向图拓宽装置在使用时设置在所述相控阵天线阵列的上方，从而拓宽所述相控阵天线阵列的单元方向图；

其中，所述第一基板有多个，每个第一基板一表面上设置有多个水平导电几何结构，并有对应多个竖直导电几何结构大致垂直于所述第一基板地设置在所述第一基板表面上。

2.如权利要求1所述的单元方向图拓宽装置，其特征在于，拓宽所述相控阵天线阵列的单元方向图通过以下方式来实现：调节所述相控阵天线阵列中各个天线单元之间的互耦系数。

3.如权利要求2所述的单元方向图拓宽装置，其特征在于，调节所述相控阵天线阵列中各个天线单元之间的互耦系数包括：调高或调低所述相控阵天线阵列中各个天线单元之间的互耦系数。

4.如权利要求1所述的单元方向图拓宽装置，其特征在于，每个所述竖直导电几何结构的正上方或正下方分别对应有一个所述水平导电几何结构。

5.如权利要求1所述的单元方向图拓宽装置，其特征在于，所述单元方向图拓宽装置还包括第二基板和填充材料，所述填充材料填充于所述第一基板和所述第二基板之间，所述多个竖直导电几何结构固定于所述填充材料内。

6.如权利要求5所述的单元方向图拓宽装置，其特征在于，所述一表面设有水平导电几何结构的第一基板、第二基板以及填充于所述第一基板和第二基板之间固定所述竖直导电几何结构的填充材料共同构成一个单元方向图拓宽层，所述单元方向图拓宽装置由多个所述单元方向图拓宽层堆叠而成。

7.如权利要求5所述的单元方向图拓宽装置，其特征在于，所述第一基板和第二基板有多个，且以每两个所述第一基板之间设有一个所述第二基板、每两个所述第二基板之间设有一个所述第一基板地依次间隔排布，相邻的第一基板和第二基板之间设有固定所述竖直导电几何结构的填充材料。

8.如权利要求5所述的单元方向图拓宽装置，其特征在于，所述多个竖直导电几何结构镶嵌、焊接或粘接于所述填充材料内。

9.如权利要求1所述的单元方向图拓宽装置，其特征在于，所述水平导电几何结构和所述竖直导电几何结构是由导电材料制成的具有一定几何图形的平面或立体结构。

10.如权利要求1所述的单元方向图拓宽装置，其特征在于，每个所述水平导电几何结构或所述竖直导电几何结构包括口字型结构和位于所述口字形结构内相向设置的两个T形结构。

11.如权利要求1所述的单元方向图拓宽装置，其特征在于，每个所述水平导电几何结构或所述竖直导电几何结构包括开口对向设置的两个C形结构和位于所述两个C形结构内的一字形结构。

12.如权利要求1所述的单元方向图拓宽装置，其特征在于，所述单元方向图拓宽装置为多个且层叠设置于所述相控阵天线阵列上方。

13.如权利要求1所述的单元方向图拓宽装置，其特征在于，所述多个水平导电几何结构和所述多个竖直导电几何结构周期性排列。

14.如权利要求1所述的单元方向图拓宽装置，其特征在于，所述天线阵列中的每个天线单元是Vivaldi天线、偶极子天线、波导天线、缝隙天线、或微带天线。

15.如权利要求1所述的单元方向图拓宽装置，其特征在于，所述天线阵列包含多个并行排布的子阵列，每个子阵列可划分为多个天线单元。

16.如权利要求15所述的单元方向图拓宽装置，其特征在于，每个所述子阵列上相邻两个所述天线单元的距离与平行于所述基板表面的一列水平导电几何结构中连续N个水平导电几何结构的总长度相当，或者与平行于所述基板表面的一列竖直导电几何结构中N’个竖直导电几何结构的总长度相当，N、N’为大于等于2的自然数。

17.如权利要求15所述的单元方向图拓宽装置，其特征在于，相邻两个所述子阵列的距离与垂直于所述基板表面的一行水平导电几何结构中连续M个水平导电几何结构的总长度相当，或者与垂直于所述基板表面的一列竖直导电几何结构中M’个竖直导电几何结构的总长度相当，M、M’为大于等于2的自然数。