CN107275752A - 基于人工电磁结构的圆柱共形微带阵列天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于人工电磁结构的圆柱共形微带阵列天线，包括金属圆柱体(1)和纵向弯曲共形在所述金属圆柱体(1)一侧的矩形介质基板(2)，所述介质基板(2)下表面满贴金属接地层(3)，所述介质基板(2)上表面沿纵向均布有多个金属辐射单元(4)，相邻辐射单元(4)之间以微带传输线(6)相连；在所述介质基板(2)的一个窄边上设有馈电端口(7)，所述馈电端口(7)通过依次串联的微带线(9)、微带匹配线(10)、阻抗线(11)与最近的辐射单元(8)相连。本发明的圆柱共形微带阵列天线，结构简单，易于共形，体积较小，可实现天线波束偏转。

Description

基于人工电磁结构的圆柱共形微带阵列天线
技术领域
本发明属于共形微带天线技术领域，特别是一种基于人工电磁结构的圆柱共形微带阵列天线。
背景技术
共形天线是天线与载体集成在一起的一类天线。对微带天线而言，其低剖面的特性使得它易于和各种曲面共形。结合共形天线和微带天线的一系列优点，微带共形天线成为目前天线技术的研究热点之一，并在火箭和导弹上得到广泛应用，对雷达、通信、电子战等相关领域产生了较为深远的影响。
实现微带天线小型化，主要是通过采用特殊介质基板、加载短路探针、曲流技术、有源加载、分形技术、采用特殊形状例等方法。这些小型化的技术虽能显著缩减微带天线的尺寸，但同时也对微带天线的其他性能带来了负面的影响。如天线的性能对探针的位置依赖性极高，所以对天线加工工艺及技术提出了苛刻的要求等。这些小型化方法多应用于平面微带天线，现代电子战、雷达等相关领域要求天线能够应用于载体的表面，可以尽量节省空间，并降低对载体本身的空气动力学性能影响，同时要求天线具有一定的波束指向角。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于人工电磁结构的圆柱共形微带阵列天线，结构简单，易于共形，体积较小，可实现天线波束偏转。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种基于人工电磁结构的圆柱共形微带阵列天线，包括金属圆柱体1和纵向弯曲共形在所述金属圆柱体1一侧的矩形介质基板2，所述介质基板2下表面满贴金属接地层3，所述介质基板2上表面沿纵向均布有多个金属辐射单元4，相邻辐射单元4之间以微带传输线6相连；在所述介质基板2的一个窄边上设有馈电端口7，所述馈电端口7通过依次串联的微带线9、微带匹配线10、阻抗线11与最近的辐射单元4相连。
优选地，所述每个金属辐射单元4上蚀刻有矩阵排列的多个工字型谐振环5，所述矩阵排列的多个工字型谐振环5形成人工电磁结构。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1、本发明的基于人工电磁结构的圆柱共形阵列天线，在金属辐射单元上蚀刻工字型谐振环的人工电磁结构，增长天线电流的等效长度，大大降低天线的整体尺寸，实现天线的小型化。
2、本发明的圆柱共形微带阵列天线采用微带线串联馈电方式，结构简单，且微带线串联馈电阵列天线实现天线的波束偏转。
3、本发明的圆柱共形微带阵列天线选取厚度为0.254mm，介电常数为2.2的Rogers5880柔性板材，易于共形。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明中基于人工电磁结构的圆柱共形微带阵列天线示意图。
图2为图1中金属辐射单元的结构示意图。
图3为图2中工字谐振环的结构示意图。
图4是实施例的S11曲线。
图5是实施例的E面辐射方向图。
图中，1金属圆柱体，2矩形介质基板，3金属接地层，4金属辐射单元，5工字型谐振环，6微带传输线，7馈电端口，9微带线，10微带匹配线，11阻抗线，12谐振环上、下臂，13谐振环立柱。
具体实施方式
如图1所示，本发明基于人工电磁结构的圆柱共形微带阵列天线，包括金属圆柱体1和纵向弯曲共形在所述金属圆柱体1一侧的矩形介质基板2，所述介质基板2下表面满贴金属接地层3，所述介质基板2上表面沿纵向均布有多个金属辐射单元4，相邻辐射单元4之间以微带传输线6相连；在所述介质基板2的一个窄边上设有馈电端口7，所述馈电端口7通过依次串联的微带线9、微带匹配线10、阻抗线11与最近的辐射单元4相连。
优选地，串联的辐射单元4个数为8个。根据金属圆柱体1长度，辐射单元4个数可以在一定范围调整。
如图2所示，所述每个金属辐射单元4上蚀刻有矩阵排列的多个工字型谐振环5，所述矩阵排列的多个工字型谐振环5形成人工电磁结构。
优选地，所述每个金属辐射单元4上蚀刻15个工字型谐振环5，所述15个工字型谐振环5沿圆柱体1纵向3个、横向5个成矩阵排列。
如图3所示，所述工字型谐振环5的上、下臂宽与高度相等。
优选地，所述相邻工字型谐振环5之间的横向间距与纵向间距相等。
所述微带线9为50Ω微带线，微带匹配线10为70.7Ω微带匹配线，阻抗线11为100Ω阻抗线。
所述介质基板厚度为0.254mm，介电常数为2.2的Rogers5880。
本发明利用微带天线上蚀刻人工电磁结构减小天线尺寸，并采用微带线串联馈电的方式来实现天线波束偏转，并利用易于共形的柔性较好的介质基板，从而完成基于人工电磁结构的圆柱共形微带阵列天线的设计。
下面结合具体实例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
基于人工电磁结构的圆柱共形微带阵列天线结构如图1、2所示，有关尺寸规格如表1所示，所采用的介质基板为厚度为0.254mm、介电常数为2.2的Rogers5880板材，共形体为直径50mm的金属圆柱体。结合图3，金属辐射单元上蚀刻的工字谐振环的尺寸如下：谐振环边长a＝2.2mm，纵向微带线的宽度w1＝0.5mm以及横向微带线宽度w2＝0.2mm。
表1天线参数表
本实例基于人工电磁结构的圆柱共形微带阵列天线是在电磁仿真软件HFSS.13建模仿真得出，图4是本实例中的反射系数仿真图，从图4中可以看出，共形天线的中心频率为5.8GHz，回波损耗为-20.7dB，反射系数良好。
图5是本实例中的E面辐射方向图，从图5中可以看出，天线的最大辐射方向发生偏转，天线最大增益为10.35dB，天线最大增益波束方向与共形体轴线的夹角为13°，共形天线整体尺寸较传统微带串馈阵列天线减小了36.1％。
综上所述，本发明基于人工电磁结构的圆柱共形微带阵列天线，利用微带线串联馈电的特性，调节金属辐射单元间距实现天线最大增益波束方向与共形载体轴线的偏转。利用人工电磁结构的特性，在阵列天线辐射单元上蚀刻工字型谐振环，显著增强天线的小型化。从而最终形成一个基于人工电磁结构的圆柱共形微带阵列天线，结构简单、尺寸小、波束可偏转、易于共形的微带共形阵列天线，非常适用于现代无线通信系统。

Claims (7)

1.一种基于人工电磁结构的圆柱共形微带阵列天线，其特征在于：
包括金属圆柱体(1)和纵向弯曲共形在所述金属圆柱体(1)一侧的矩形介质基板(2)，所述介质基板(2)下表面满贴金属接地层(3)，所述介质基板(2)上表面沿纵向均布有多个金属辐射单元(4)，相邻辐射单元(4)之间以微带传输线(6)相连；
在所述介质基板(2)的一个窄边上设有馈电端口(7)，所述馈电端口(7)通过依次串联的微带线(9)、微带匹配线(10)、阻抗线(11)与最近的辐射单元(4)相连。
2.根据权利要求1所述的圆柱共形微带阵列天线，其特征在于：
所述每个金属辐射单元(4)上蚀刻有矩阵排列的多个工字型谐振环(5)，所述矩阵排列的多个工字型谐振环(5)形成人工电磁结构。
3.根据权利要求2所述的圆柱共形微带阵列天线，其特征在于：
所述每个金属辐射单元(4)上蚀刻15个工字型谐振环(5)，所述15个工字型谐振环(5)沿圆柱体(1)纵向3个、横向5个成矩阵排列。
4.根据权利要求3所述的圆柱共形微带阵列天线，其特征在于：
所述工字型谐振环(5)的上、下臂宽与高度相等。
5.根据权利要求3所述的圆柱共形微带阵列天线，其特征在于：
所述相邻工字型谐振环(5)之间的横向间距与纵向间距相等。
6.根据权利要求1所述的圆柱共形微带阵列天线，其特征在于：
所述微带线(9)为50Ω微带线，微带匹配线(10)为70.7Ω微带匹配线，阻抗线(11)为100Ω阻抗线。
7.根据权利要求1所述的圆柱共形微带阵列天线，其特征在于：
所述介质基板厚度为0.254mm，介电常数为2.2的Rogers5880。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111613895A (zh) * 2020-04-30 2020-09-01 南京理工大学 一种结合Butler矩阵馈电网络的共形OAM天线
CN112380737A (zh) * 2020-09-02 2021-02-19 南京理工大学 一种基于表面阻抗边界的薄层电磁结构的时域分析方法
CN114600316A (zh) * 2019-11-06 2022-06-07 Ａｇｃ株式会社 分散天线以及分散天线系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5541614A (en) * 1995-04-04 1996-07-30 Hughes Aircraft Company Smart antenna system using microelectromechanically tunable dipole antennas and photonic bandgap materials
WO2012120274A1 (en) * 2011-03-09 2012-09-13 Mbda Uk Limited A curved circuit assembly and a method of manufacturing the same
CN105428804A (zh) * 2015-12-22 2016-03-23 北京航空航天大学 一种采用圆柱共形电磁带隙结构的宽波束圆极化y形-h形槽小型化圆贴片天线

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5541614A (en) * 1995-04-04 1996-07-30 Hughes Aircraft Company Smart antenna system using microelectromechanically tunable dipole antennas and photonic bandgap materials
WO2012120274A1 (en) * 2011-03-09 2012-09-13 Mbda Uk Limited A curved circuit assembly and a method of manufacturing the same
CN105428804A (zh) * 2015-12-22 2016-03-23 北京航空航天大学 一种采用圆柱共形电磁带隙结构的宽波束圆极化y形-h形槽小型化圆贴片天线

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘丹: ""MIMO雷达共形天线设计"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 *
耿朋，杨曙辉，陈迎潮: ""基于超材料结构实现5.8GHz RFID天线小型化设计"", 《电子器件》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114600316A (zh) * 2019-11-06 2022-06-07 Ａｇｃ株式会社 分散天线以及分散天线系统
US11949160B2 (en) * 2019-11-06 2024-04-02 AGC Inc. Distributed antenna and distributed antenna system
CN111613895A (zh) * 2020-04-30 2020-09-01 南京理工大学 一种结合Butler矩阵馈电网络的共形OAM天线
CN111613895B (zh) * 2020-04-30 2022-04-01 南京理工大学 一种结合Butler矩阵馈电网络的共形OAM天线
CN112380737A (zh) * 2020-09-02 2021-02-19 南京理工大学 一种基于表面阻抗边界的薄层电磁结构的时域分析方法

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