CN106486766B - 一种去耦合微带阵列天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种去耦合微带阵列天线，包括微带介质板，微带介质板上设有多组微带阵列，微带阵列由多个微带贴片单元以串联的形式相互连接而成；相邻组微带阵列间设有传输线栅格网络，微带介质板上还设有金属化过孔，传输线栅格网络通过金属化过孔连通金属接地层，馈电网络通过金属化过孔连通到微带介质板的背面。本发明提供的去耦合微带阵列天线，采用金属化过孔和传输线栅格，大幅度减低了阵列天线之间的耦合干扰，具有高隔离度、小型化、低剖面、高增益、易于载体共形的优势，可应用于雷达、遥感、电子对抗以及无线通信系统技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线，尤其涉及一种去耦合微带阵列天线。
背景技术
微带天线具有体积小、质量轻、剖面低、易于安装和与载体表面共形等特点，且馈电网络可以与天线一起制作，适于用印刷电路技术大规模生产，成本较低；还可将天线与有源器件或电路集成于一体，实现全平面集成的收发前端模块。因此，微带天线技术受到普遍关注，并已广泛应用于毫米波雷达、通信、制导等领域。目前，随着生产工艺水平的提高、新材料的发现以及材料加工技术的不断提高和深入，高增益、易集成天线阵也已日益成为研究重点。
相对于单个天线单元难以满足日益增高的性能要求，天线组阵是增强天线性能的一个有效措施，由多个天线单元组成的阵列天线能够产生较为灵活的方向图，并能产生更高的增益。在设备小型化发展的趋势下，微带阵列天线的互耦影响往往不容忽略，随着天线间距的减小，天线单元间的能量耦合加剧，往往会导致阵列天线方向图副瓣电平升高以及增益降低，对天线性能会产生非常有害的影响，对后端信号处理来说，收发天线间的耦合影响带内调制，造成系统不能正常工作。
传统的阵列天线设计中，常会假设天线单元工作于理想情况下，而并不会考虑互耦的影响，这就会导致阵列天线的实际情况与预期出现偏差，很多情况下互耦带来的偏差甚至无发容忍。在实际的阵列天线系统中，天线单元并不独立而毫无关联，每一个天线单元都可以看成开放型电路，因而存在天线间的能量耦合。尤其是在阵列天线小型化的发展趋势下，互耦问题成为制约阵列天线性能提高的关键问题。
如何解决传统微带阵列天线由于耦合严重，导致阵列天线方向图副瓣电平升高，增益降低，以及雷达收发天线耦合干扰不能正常工作的问题，是本领域技术人员致力于解决的难题。
发明内容
本发明要解决的是微带阵列天线由于耦合严重，导致阵列天线方向图副瓣电平升高，增益降低，以及雷达收发天线耦合干扰不能正常工作的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种去耦合微带阵列天线，其特征在于：包括微带介质板，微带介质板上设有多组微带阵列，微带阵列由多个微带贴片单元以串联的形式相互连接而成；相邻组微带阵列间设有传输线栅格网络，微带介质板上还设有金属化过孔，传输线栅格网络通过金属化过孔连通金属接地层，馈电网络通过金属化过孔连通到微带介质板的背面。
优选地，所述微带阵列包括串馈接收天线阵列和串馈发射天线阵列。
优选地，所述微带贴片单元为方形微带贴片。
优选地，对第一个微带贴片单元进行馈电激励，能量依次向后传输，通过控制微带贴片单元的大小进行幅度加权，并调整相邻两微带贴片单元间距使相位相同，形成低副瓣阵列。
优选地，相邻微带阵列间的耦合能量通过传输线栅格网络接收，通过金属化过孔使阵列振荡衰减，最后导入到金属接地层。
与常规的阵列天线相比，本发明的有益效果在于：
1)通过相邻天线间的传输线栅格，有效吸收互耦能量；
2)通过金属化过孔，有效衰减耦合能量，并传输到接地层；
3)天线间隔离度下降6-12dB；
4)天线采用背面馈电形式，减小阵列尺寸；
5)副瓣可减低3-5dB；非常好的实现了弱耦合、高隔离度、小型化、低剖面、易于载体共形等特性。
本发明提供的去耦合微带阵列天线，采用金属化过孔和传输线栅格，大幅度减低了阵列天线之间的耦合干扰，具有高隔离度、小型化、低剖面、高增益、易于载体共形的优势，可应用于雷达、遥感、电子对抗以及无线通信系统技术领域。
附图说明
图1为本实施例提供的去耦合微带阵列天线正面平面图；
图2为本实施例提供的去耦合微带阵列天线背面馈电网络示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
图1为本实施例提供的去耦合微带阵列天线正面平面图，所述的去耦合微带阵列天线主要由微带介质板、天线辐射体、金属化过孔以及传输线栅格组成。天线辐射体包括串馈接收天线阵列和串馈发射天线阵列。
在微带介质板上设有串馈接收天线阵列1和串馈发射天线阵列2。串馈接收天线阵列1和串馈发射天线阵列2均采用方形微带贴片，以串联的形式相互连接，组成微带阵列。本实施例中，接收阵列1由一列十个单元的天线组成，发射阵列2由六列十单元的天线组成。对第一个单元进行馈电激励，能量依次向后传输，通过控制方形微带贴片的大小进行幅度加权，并调整相邻两单元间距使相位相同，形成低副瓣阵列。
相邻两列天线间设有传输线栅格网络3。微带介质板上还设有金属化过孔4，传输线栅格网络3通过金属化过孔4连通金属接地层。相邻阵列天线间的耦合能量通过传输线栅格网络3接收，通过金属化过孔4使阵列振荡衰减，最后导入到金属接地层，极大地降低了阵列天线间的耦合影响。
图2显示了天线背面的馈电网络。为减小天线尺寸，将馈电网络5通过金属化过孔4连通到微带介质板的背面。馈电网络5的激励信号馈入后，由金属化过孔4传输至上层微带板，功率分配为一分二，能量依次由馈电点向两侧传输。
实际使用时，本实施例提供的去耦合微带阵列天线，可按照如下步骤进行设计：
1、根据天线系统的工作频率，确定工作信号的波长，并根据波束宽度和增益要求确定辐射阵面的几何尺寸。
2、根据阵列天线的阵元数要求及各阵元辐射激励功率的锥削分布要求，设计方形微带贴片的宽度。
3、考虑到微带贴片长度，设计相邻两单元的间距，使串联阵列的各个单元相位相等。
4、在串联阵列的中间位置加入金属化过孔，作为馈电输入。
5、将相邻两列天线间加入传输线栅格网络，并用金属化过孔与接地板连接。
Claims (5)
1.一种去耦合微带阵列天线，其特征在于：包括微带介质板，微带介质板上设有多组微带阵列，微带阵列由多个微带贴片单元以串联的形式相互连接而成；相邻组微带阵列间设有传输线栅格网络(3)，微带介质板上还设有金属化过孔(4)，传输线栅格网络(3)通过金属化过孔(4)连通金属接地层，馈电网络(5)通过其它金属化过孔(4)连通到微带介质板的背面。
2.如权利要求1所述的一种去耦合微带阵列天线，其特征在于：所述微带阵列包括串馈接收天线阵列(1)和串馈发射天线阵列(2)。
3.如权利要求1所述的一种去耦合微带阵列天线，其特征在于：所述微带贴片单元为方形微带贴片。
4.如权利要求1～3任一项所述的一种去耦合微带阵列天线，其特征在于：对第一个微带贴片单元进行馈电激励，能量依次向后传输，通过控制微带贴片单元的大小进行幅度加权，并调整相邻两微带贴片单元间距使相位相同，形成低副瓣阵列。
5.如权利要求1所述的一种去耦合微带阵列天线，其特征在于：相邻微带阵列间的耦合能量通过传输线栅格网络(3)接收，通过金属化过孔(4)使阵列振荡衰减，最后导入到金属接地层。
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