CN109411904A - 一种十六阵元天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种十六阵元天线，由十六个阵元天线组成，每一阵元天线包括介质基板、金属反射板、隔离电阻，介质基板两侧有采用微带线设计的一分二功分器，天线振子、一分二功分器输入端口、馈电单元组成的金属层，金属反射板垂直固定于介质基板两侧，十六个阵元天线通过金属反射板互连成十六边形天线阵列。技术效果是具有体积小，便于背负、临时架设，且架设速度快，机动性高，天线驻波比小，天线阵形成九瓣心形方向图等特点，用于工作频段为962MHz‑1213MHz的相控阵扫描天线。

Description

一种十六阵元天线
技术领域
本发明涉及一种天线，特别涉及一种十六阵元天线。
技术背景
由于军事和商业上的日益需求，针对某些特定的情况，对原本的阵列天线，在性能指标可以承受的范围内，急需缩小其体积，以便于单兵背负、临时架设等。此天线的难点是在满足性能指标的前提下，尽可能缩小天线阵的体积，减轻重量。
发明内容：
为满足在某些特定情况和满足性能指标的前提下，尽可能缩小天线阵的体积，减轻重量，本发明提供一种十六阵元天线，具体技术方案是，一种十六阵元天线, 由十六个阵元天线组成，每一阵元天线包括介质基板、金属反射板、隔离电阻，介质基板两侧有采用微带线设计的一分二功分器，天线振子、一分二功分器输入端口、馈电单元组成的金属层，其特征在于：每一阵元天线的两个天线振子并列置于介质基板的金属层一侧上部，一分二功分器、输入端口、置于质基板的金属层另一侧下中部，两个馈电单元置于质基板的金属层另一侧上部，且上端分别与两个天线振子耦合馈电、下端与一分二功分器输出端连接，一分二功分器输入端口置于一分二功分器的最下端，两个隔离电阻分别并联在一分二功分器的s线段与t线段之间、u线段与v线段之间，金属反射板垂直固定于介质基板两侧，十六个阵元天线通过金属反射板互连成十六边形天线阵列。
所述的天线振子为三角形，共两层。
所述的一分二功分器采用两级阻抗匹配的一分二功分器。
所述的介质基板两侧金属层的微带线组成一分二功分器、一分二功分器输入端口、馈电单元，线段的线长、线宽分别为a线宽2mm、线长6.22mm，b线宽1mm、线长20.5mm，c线宽1mm、线长4mm，d线宽1.8mm、线长66.27mm，e线宽1.8mm、线长3.16mm，f线宽2.3mm、线长33.5mm，g线宽5.25mm、线长50mm，h线宽3.5mm、线长72.5mm，i近似为三角形、底乘高为33mm×35.5mm， j线宽5mm、线长12.5mm，k线宽1mm、线长2mm，l线宽1mm、线长39mm，m线宽0.4mm、线长1.6mm，n线宽0.4mm、线长45mm，o线宽1.81mm、线长20mm， p线宽1.81mm、线长20mm， q线宽1.81mm、线长4mm， r线宽2.02mm、线长45.175mm， s线宽1mm、线长2mm，t线宽1mm、线长2mm，u线宽1.81mm、线长2mm，v线宽1.81mm、线长2mm。
工作频段为962MHz-1213MHz。
本发明的技术效果是，体积小，重量轻，便于背负、临时架设，性能指标亦满足需求，能在962MHz-1213MHz内工作，天线形成九瓣心形方向图。
附图说明
图1是本发明的结构立体图；
图2 是本发明的电路板俯视图；
图3 是本发明的45°侧视图；
图4 是本发明的微带线标记图；
图5 是本发明的驻波比；
图6 是本发明的单个天线水平面方向图；
图7 是本发明的极坐标阵列水平面方向图；
图8 是本发明的直角坐标阵列水平面方向图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1~图8所示，一种十六阵元天线, 由十六个阵元天线组成，每一阵元天线包括介质基板5、金属反射板6、隔离电阻4，介质基板5两侧有采用微带线设计的一分二功分器1，天线振子2、一分二功分器输入端口3、馈电单元7的金属层，介质基板5为聚四氟基质板，介电常数为2.55，板材的厚度为0.787mm，金属层使用铜材料，表面镀金。天线振子2为三角形，共两层；一分二功分器1采用两级阻抗匹配的一分二功分器。
采用微带线设计的金属层，其微带线a~r的线长、线宽根据如下理论及经验公式：
其中，h标示介质层厚度，W表示微带贴片的宽度，L表示矩形贴片的长度,表示横向有效介电常数，表示纵向有效介电常数表示介质板介电常数，c表示光速，表示中心频率，表示半波长，表示馈电点位置；
计算得到如下数据：a线宽2mm、线长6.22mm，b线宽1mm、线长20.5mm，c线宽1mm、线长4mm，d线宽1.8mm、线长66.27mm，e线宽1.8mm、线长3.16mm，f线宽2.3mm、线长33.5mm，g线宽5.25mm、线长50mm，h线宽3.5mm、线长72.5mm，i近似为三角形、底乘高为33mm×35.5mm， j线宽5mm、线长12.5mm，k线宽1mm、线长2mm，l线宽1mm、线长39mm，m线宽0.4mm、线长1.6mm，n线宽0.4mm、线长45mm，o线宽1.81mm、线长20mm， p线宽1.81mm、线长20mm， q线宽1.81mm、线长4mm， r线宽2.02mm、线长45.175mm， s线宽1mm、线长2mm，t线宽1mm、线长2mm，u线宽1.81mm、线长2mm，v线宽1.81mm、线长2mm。
每一阵元天线的两个天线振子2并列置于介质基板5的金属层一侧上部，一分二两级功分器1、输入端口3、置于质基板5的金属层另一侧下中部，两个馈电单元7置于质基板5的金属层另一侧上部，且上端分别与两个天线振子2耦合馈电、下端与一分二功分器1输出端连接，一分二功分器输入端口3置于一分二功分器1的最下端，两个隔离电阻4分别并联在一分二功分器1的s线段与t线段之间、u线段与v线段之间，金属反射板6垂直固定于介质基板5两侧，十六个阵元天线通过金属反射板6互连成十六边形天线阵列。
优点：
（1）十六阵元天线采用微带线设计，通过选取厚度较小的介质板，改变天线振子形状，将天线与功分器共板等，实现了缩小天线体积的目的，成品天线阵列，外径约500mm，高约220mm，重量约14Kg。
（2）16阵元天线的功分器设计成一分二两级阻抗匹配，提高隔离度，带宽，驻波比等性能，且可以通过调整线长，进而改变相位分配，使天线实现一定程度的俯仰，本16阵元天线设计为20°上翘；馈电单元采用了耦合馈电，平衡不平衡转换，再次提高带宽；天线振子为两层，提高天线波束集中程度。
（3）16阵元天线整体结构件主要为铝材，重量轻，成本低廉，加工方便，
在保持整体结构与性能指标的前提下，实现了单兵背负、临时架设。

Claims (5)

1.一种十六阵元天线, 由十六个阵元天线组成，每一阵元天线包括介质基板（5）、金属反射板（6）、隔离电阻（4），介质基板（5）两侧有采用微带线设计的一分二功分器（1），天线振子（2）、一分二功分器输入端口（3）、馈电单元（7）组成的金属层，其特征在于：每一阵元天线的两个天线振子（2）并列置于介质基板（5）的金属层一侧上部，一分二功分器（1）、输入端口（3）、置于质基板（5）的金属层另一侧下中部，两个馈电单元（7）置于质基板（5）的金属层另一侧上部，且上端分别与两个天线振子（2）耦合馈电、下端与一分二功分器（1）输出端连接，一分二功分器输入端口（3）置于一分二功分器（1）的最下端，两个隔离电阻（4）分别并联在一分二功分器（1）的s线段与t线段之间、u线段与v线段之间，金属反射板（6）垂直固定于介质基板（5）两侧，十六个阵元天线通过金属反射板（6）互连成十六边形天线阵列。
2.如权利要求1所述的一种十六阵元天线，其特征在于：所述的天线振子（2）为三角形，共两层。
3.如权利要求1所述的一种十六阵元天线，其特征在于：所述的一分二功分器（1）采用两级阻抗匹配的一分二功分器。
4.如权利要求1所述的一种十六阵元天线，其特征在于：所述的介质基板（5）两侧金属层的微带线组成一分二功分器（1）、一分二功分器输入端口（3）、馈电单元（7），线段的线长、线宽分别为（a）线宽2mm,线长6.22mm；（b）线宽1mm,线长20.5mm；（c），线宽1mm,线长4mm；（d）线宽1.8mm,线长66.27mm；（e）线宽1.8mm,线长3.16mm；（f）线宽2.3mm,线长33.5mm；（g）线宽5.25mm,线长50mm；（h）线宽3.5mm,线长72.5mm；（i）近似为三角形，底乘高为33mm×35.5mm；（j）线宽5mm,线长12.5mm；（k）线宽1mm，线长2mm；（l）线宽1mm，线长39mm；（m）线宽0.4mm，线长1.6mm；（n）线宽0.4mm，线长45mm；（o）线宽1.81mm，线长20mm;（p）线宽1.81mm，线长20mm;（q）线宽1.81mm，线长4mm;（r）线宽2.02mm，线长45.175mm；（s）线宽1mm，线长2mm；（t）线宽1mm，线长2mm；（u）线宽1.81mm，线长2mm；（v）线宽1.81mm，线长2mm。
5.如权利要求1所述的一种十六阵元天线，其特征在于：工作频段为962MHz-1213MHz。
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