CN105186129B - 一种宽波束圆极化相控阵天线单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽波束圆极化相控阵天线单元，涉及通信、测控领域。本天线单元包括介质板和馈电接插件，介质板的同一面敷刻有辐射贴片和微带线，介质板的另一面为天线地板；辐射贴片为设有半圆形缺口的半圆形贴片。本发明根据通信、测控对极化特性、安装空间要求设计，是驻波带宽宽、轴比带宽宽、波束宽度宽的圆极化辐射单元结构；本发明还具有尺寸小、易集成、可实现“砖块式“相控阵天线设计等特点，特别适用于通信、测控系统中飞行器载体高性能低轮廓圆极化天线的制造。

Description

一种宽波束圆极化相控阵天线单元

技术领域

本发明涉及通信、测控领域中的一种宽波束圆极化相控阵天线单元，本发明较适合应用于要求圆极化相控阵天线的通信、测控系统中。

背景技术

目前在通信、测控系统中可以形成圆极化的微带天线主要有以下几种结构形式，在性能上虽各有特点，但均存在某种不足。

1、切角圆极化微带天线：该形式天线结构简单，轮廓低，但天线轴比、驻波带宽小于2％。

2、外接圆极化电桥的圆极化微带天线形式，该形式的微带天线轴比、驻波带宽较宽通常其小于3dB轴比带宽大于15％，小于2的驻波带宽大于20％，但外接圆极化电桥占用空间较大、馈线冗长、差损较大，不利于天线、网络一体化设计。

3、缝隙耦合圆极化微带天线，该形式的圆极化微带天线与传统的圆极化微带天线比较，具有阻抗、轴比带宽宽的特点，但由于缝隙结构的不对称性，往往需要加载隔离电阻实现较宽的轴比带宽，这样产生了两个问题：一方面，隔离电阻需要人工焊接，当阵列规模较大时，需要巨大的工作量，又很难保证单元焊接的一致性；另一方面，隔离电阻会产生一定的差损，导致辐射增益不同程度的下降。

上述几种形式均为“瓦块式”单元，国内外公开报道的适合“砖块式”的圆极化相控阵天线单元较少，“砖块式”天线单元适用于整片式加工设计，这样天线的布阵精度较高，馈电网络可与单元一体化加工，与“瓦片式”天线单元比较的复杂度较低。

发明内容

本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种一种宽波束圆极化相控阵天线单元，本发明的特点是，阻抗、轴比带宽宽，结构紧凑、可实现“砖块式”相控阵天线设计等特点。

本发明是这样实现的：一种宽波束圆极化相控阵天线单元，包括介质板2和馈电接插件4，其特征在于：介质板2包括敷刻在介质板2同一面的辐射贴片1和微带线3，辐射贴片1为设有半圆形缺口6的半圆形贴片5，所述的半圆形缺口6的直径与半圆形贴片5的直径在一条直线上，且半圆形缺口6的圆心偏离半圆形贴片5的圆心；微带线3的一端与辐射贴片1相馈接且馈接位置位于半圆形贴片5圆心到半圆形缺口6圆心连线的延长线上；微带线3的另一端与馈电接插件4相焊接；介质板2的另一面为天线地板7，天线地板7的高度低于辐射贴片1的直径位置。

其中，所述的半圆形贴片5的直径长度为工作频率所对应波长的一半。

其中，所述的半圆形缺口6的直径长度为半圆形贴片5直径长度的1/4～1/5。

本发明与背景技术比较有如下优点：

1、本发明设置了一种宽波束圆极化相控阵天线单元，该天线单元由辐射贴片1、介质板2、微带线3、SMA馈电接插件4构成，能在宽频带内产生高质量的圆极化宽波束，其小于3dB轴比带宽大于20％，小于2的驻波带宽大于40％。

2、本发明整个天线结构简单、紧凑，与其他圆极化相控阵天线单元比较可实现“砖块式“圆极化相控阵天线，这样可实现天线与网络一体化设计，适用于要求圆极化天线相控阵天线的通信系统中。

附图说明

图1是本发明三维结构示意图；

图2是本发明天线单元结构示意图。

具体实施方式

参照图1、图2，本发明由介质板2和SMA馈电接插件4构成。图1是本发明三维结构示意图，给出了各部件间的相对位置关系。图2是本发明天线单元示意图。

辐射贴片1作用是辐射或接收圆极化电磁信号，完成电磁信号转换。实施例采用印制板敷铜结构，它由半圆型贴片5剪掉偏离圆心位置的半圆形缺口6构成，微带线3馈入半圆贴型片5，并在贴片表面形成沿着半圆型缺口6处形成旋转的电流，这样激励起了圆极化电流，半圆形缺口6的缺口扰动了大半圆贴片的表面电流，使线极化电流转换成了圆极化的电流。

微带线3位于偏离半圆型贴片5的圆心馈入，偏离的距离可调节天线的输入阻抗，实现了对天线单元的匹配。

介质板的背面敷铜为天线地板7，天线地板7的高度低于辐射贴片1的辐射体，这样可以实现天线的宽带，宽波束辐射。

本发明工作原理如下：当发射信号时，SMA馈电接插件4接发射机发射信号，输入到微带线3，在半圆型贴片5激励器起圆极化电磁波，并由它辐射到自由空间。天线的接收和发射为互易过程，信号由辐射贴片1接收到，并通过微带线3接收到辐射贴片的信号，最终由SMA馈电接插件4及同轴电缆输出到外接接收机。

Claims (3)

1.一种宽波束圆极化相控阵天线单元，包括介质板(2)和馈电接插件(4)，其特征在于：介质板(2)包括敷刻在介质板(2)同一面的辐射贴片(1)和微带线(3)，辐射贴片(1)为设有半圆形缺口(6)的半圆形贴片(5)，所述的半圆形缺口(6)的直径与半圆形贴片(5)的直径在一条直线上，且半圆形缺口(6)的圆心偏离半圆形贴片(5)的圆心；微带线(3)的一端与辐射贴片(1)相馈接且馈接位置位于半圆形贴片(5)圆心到半圆形缺口(6)圆心连线的延长线上；微带线(3)的另一端与馈电接插件(4)相焊接；介质板(2)的另一面为天线地板(7)，天线地板(7)的高度低于辐射贴片(1)的直径位置。

2.根据权利要求1所述的一种宽波束圆极化相控阵天线单元，其特征在于：所述的半圆形贴片(5)的直径长度为工作频率所对应波长的一半。

3.根据权利要求1所述的一种宽波束圆极化相控阵天线单元，其特征在于：所述的半圆形缺口(6)的直径长度为半圆形贴片(5)直径长度的1/4～1/5。