CN105703064B - 一种金属背腔双极化宽带辐射单元 - Google Patents

Abstract

本发明属于微波天线技术，提供一种新型的金属背腔双极化宽带辐射单元，具备低剖面、高隔离度、高极化纯度和宽带的性能。技术方案包括：从上到下依次为辐射介质板1、2、3、4和金属背腔5；辐射介质板1上表面有方形辐射贴片6，辐射介质板2的上表面有方形辐射贴片7；第三馈电介质3的上表面有微带线8；第四馈电介质4的上表面有微带线9；微带线8、9正交；屏蔽板10粘接在馈电介质4的下表面，屏蔽板10上面开有两个互相正交的长方形缝隙；微带线8、9分别与屏蔽板10构成一分二的微带功分器；金属背腔5上表面中心开有两个正交的长圆盲孔。

Description

一种金属背腔双极化宽带辐射单元

技术领域

本发明属于微波天线技术。

背景技术

面对日益复杂的电磁环境，机载雷达天线的要求也越来越苛刻。为了提高雷达的探测预警时间，雷达要具有很高的增益和发射机功率；为了增强自身隐身性能，雷达天线的RCS也成为研究的热点之一。随着传统的单极化天线的研究的深入，其发展也慢慢进入了瓶颈阶段，此时双极化体质的天线应运而生。

传统单一极化形式的天线，无论是在主动探测或者无源导向的过程中，已方无法得知敌方目标的极化，天线发射或者接收时出现的极化失配大大限制了雷达的作用距离。当己方天线极化与敌方目标极化垂直时，甚至探测不到目标。同时，固定极化的雷达天线在雷达抗干扰方式上也无法在天线设计方面进行改善。

双极化体制的雷达则可以通过双极化天线判断目标的极化形式，然后选择最优的极化工作方式，降低了极化失配损耗；同时，合适的极化可以降低雷达某一极化的RCS，提高天线载体的隐身性能；极化的调整也可获得目标更有全面的信息，在目标识别、成像等方面也有着独特的优点。

发明内容

发明目的：提供一种金属背腔双极化宽带辐射单元，具备低剖面、高隔离度、高极化纯度和宽带的性能。

技术方案：一种金属背腔双极化宽带辐射单元，包括：

从上到下依次设置的第一辐射介质板(1)、第二辐射介质板(2)、第三馈电介质板(3)、第四馈电介质板(4)以及金属背腔(5)；第一辐射介质板(1)上表面有第一方形辐射贴片(6)，第二辐射介质板(2)的上表面有第二方形辐射贴片(7)；第三馈电介质板(3)的上表面有叉形的第一微带线(8)；第四馈电介质板(4)的上表面有叉形的第二微带线(9)；所述第一微带线(8)和第二微带线(9)正交；屏蔽板(10)粘接在第四馈电介质板(4)的下表面，屏蔽板(10)上面开有两个互相正交的长方形缝隙；第一微带线(8)及第二微带线(9)分别与屏蔽板(10)构成一分二的微带功分器；金属背腔(5)上表面中心开有两个正交的长圆盲孔；第一方形辐射贴片(6)、第二方形辐射贴片(7)、屏蔽板(10)以及金属背腔(5)的垂直中心线重合。

优选的，第一方形辐射贴片(6)、第二方形辐射贴片(7)均为正方形贴片。

有益效果：

(1)天线在连接器安装底座上设计天线耦合腔体，有效利用安装底座，降低了天线整体的高度。

(2)金属背腔属于盲孔结构，使得天线的后向散射很低，天线系统的电磁兼容性能好。

(3)馈电结构采用偏心双线馈电，避免了单线馈电时，两正交极化馈线在中心位置交叉，提高了双极化的隔离度。

(4)第一方形辐射贴片、第二方形辐射贴片保证了天线的极化纯度。

(5)屏蔽板上蚀刻出的正交十字形缝隙，改善了第一微带线和第二微带线对金属背腔的耦合路径，将能量的耦合路径限制在屏蔽板内的缝隙内，大大降低了双馈电网络的耦合效应。

附图说明

图1是本发明新型的金属背腔双极化宽带辐射单元的结构示意图。

具体实施方式

一种新型的金属背腔双极化宽带辐射单元，如图1所示，包括：

从上到下依次设置的第一辐射介质板1、第二辐射介质板2、第三馈电介质板3、第四馈电介质板4以及金属背腔5；第一辐射介质板1上表面有第一方形辐射贴片6，第二辐射介质板2的上表面有第二方形辐射贴片7；第三馈电介质板3的上表面有叉形的第一微带线8；第四馈电介质4板的上表面有叉形的第二微带线9；所述第一微带线8和第二微带线9正交；屏蔽板10粘接在第四馈电介质4的下表面，屏蔽板10上面开有两个互相正交的长方形缝隙；第一微带线8及第二微带线9分别与屏蔽板10构成一分二的微带功分器；金属背腔5上表面中心开有两个正交的长圆盲孔；第一方形辐射贴片6、第二方形辐射贴片7、屏蔽板10以及金属背腔5的垂直中心线重合。

优选的，第一方形辐射贴片6、第二方形辐射贴片7均为正方形贴片。这样天线两个极化方向的方向图具有较好的一致性，高的极化平衡度。

屏蔽板10为了第一微带线8和第二微带线9与腔体有效的隔离了两个馈电端口的耦合。

金属背腔5的金属常常是用来安装馈电连接器的必备底座，将天线的部分结构融入该底座中，总体降低了天线的高度。

工作原理：第一微带线8及第二微带线9将阻抗为50欧姆的馈电微带分成两支节的刀叉形的100欧姆的偏心双线馈线，保证了天线的匹配；之后能量经过开有十字形缝隙的屏蔽板10耦合至金属背腔5，腔体反射激励第一方形辐射贴片6、第二方形辐射贴片7，同时十字形缝隙也直接对第二方形辐射贴片7和第一方形辐射贴片6进行耦合馈电，最终辐射贴片向空间辐射。

作为本发明的一个实例：天线的阻抗带宽VSWR<2覆盖X波段，带宽达到40％；两端口的隔离度在全频段保持在-26dB以下。

Claims (2)

1.一种金属背腔双极化宽带辐射单元，其特征在于，包括：

从上到下依次设置的第一辐射介质板(1)、第二辐射介质板(2)、第三馈电介质板(3)、第四馈电介质板(4)以及金属背腔(5)；第一辐射介质板(1)上表面有第一方形辐射贴片(6)，第二辐射介质板(2)的上表面有第二方形辐射贴片(7)；第三馈电介质板(3)的上表面有叉形的第一微带线(8)；第四馈电介质板(4)的上表面有叉形的第二微带线(9)；所述第一微带线(8)和第二微带线(9)正交；屏蔽板(10)粘接在第四馈电介质板(4)的下表面，屏蔽板(10)上面开有两个互相正交的长方形缝隙；第一微带线(8)及第二微带线(9)分别与屏蔽板(10)构成一分二的微带功分器；金属背腔(5)上表面中心开有两个正交的长圆盲孔；第一方形辐射贴片(6)、第二方形辐射贴片(7)、屏蔽板(10)以及金属背腔(5)的垂直中心线重合。

2.如权利要求1所述的一种金属背腔双极化宽带辐射单元，其特征在于，

第一方形辐射贴片(6)、第二方形辐射贴片(7)均为正方形贴片。