CN110829007B - 一种l波段微带贴片天线单元 - Google Patents

一种l波段微带贴片天线单元 Download PDF

Info

Publication number
CN110829007B
CN110829007B CN201910998024.3A CN201910998024A CN110829007B CN 110829007 B CN110829007 B CN 110829007B CN 201910998024 A CN201910998024 A CN 201910998024A CN 110829007 B CN110829007 B CN 110829007B
Authority
CN
China
Prior art keywords
paster
metal
metal back
feed
patch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201910998024.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110829007A (zh
Inventor
杨武韬
王晓平
杜鸣晓
孙斌
高继军
王睿
张小蔚
刘泽峰
李鸣扬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
95333 Troops Of People's Liberation Army Of China
Wuhan Binhu Electronic Co ltd
Original Assignee
95333 Troops Of People's Liberation Army Of China
Wuhan Binhu Electronic Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 95333 Troops Of People's Liberation Army Of China, Wuhan Binhu Electronic Co ltd filed Critical 95333 Troops Of People's Liberation Army Of China
Priority to CN201910998024.3A priority Critical patent/CN110829007B/zh
Publication of CN110829007A publication Critical patent/CN110829007A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110829007B publication Critical patent/CN110829007B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H01Q13/106—Microstrip slot antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

本发明涉及雷达天线技术领域，特别涉及一种L波段微带贴片天线单元，适用于宽带相控阵雷达的天线系统。本发明的装置引入可调谐的金属背腔，金属背腔中插入的多个调谐金属柱能起到增加传输函数的极点的作用，从而展宽天线的相对带宽。

Description

一种L波段微带贴片天线单元
技术领域
本发明涉及雷达天线技术领域，特别涉及一种L波段微带贴片天线单元，适用于宽带相控阵雷达的天线系统。
背景技术
微带贴片天线由于具有重量轻、体积小、剖面低、加工一致性好、易共形和低成本等优点而得到了广泛的研究和应用，但微带贴片天线频带窄一直被人们所诟病，普通的微带贴片天线的相对带宽仅为3％左右。因此开展扩宽微带贴片天线工作频带的工作具有重要意义。常用的展宽微带贴片天线带宽的手段较多，如增加微带基板厚度、降低微带基板介电常数等。通过增加微带基板厚度来展宽带宽会增大表面波的激励，带来隔离度降低，辐射效率下降等负面效应；通过降低介电常数来展宽带宽虽有效果，但潜力有限。
目前，微带贴片天线在窄带雷达上有一定的应用，但在宽带相控阵体制的雷达上应用较少，近几年随着极化技术在雷达领域的快速发展，相控阵对微带贴片天线单元的需求越来越多，要求也越来越高。对天线单元要求能够有较宽的带宽、较高的结构强度、较低的剖面、较小的尺寸、较低的成本、较轻的重量、便于共形和阵面集成等特点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种L波段微带贴片天线单元。本发明的装置引入可调谐的金属背腔，金属背腔中插入的多个调谐金属柱能起到增加传输函数的极点的作用，从而展宽天线的相对带宽。
本发明的技术方案是：一种L波段微带贴片天线单元，包括辐射贴片、H型耦合缝隙贴片、馈电贴片、金属背腔、调谐金属柱、SMA型连接器、紧固螺母，辐射贴片、H型耦合缝隙贴片、馈电贴片由上至下依次叠放排列，辐射贴片、H型耦合缝隙贴片、馈电贴片之间连接在一起，其特征在于：连接在一起辐射贴片、H型耦合缝隙贴片、馈电贴片固定在金属背腔的腔壁上，其中馈电贴片位于金属背腔一侧，SMA型连接器的外导体穿过金属背腔与馈电贴片的底部接触，SMA型连接器的内导体穿过金属背腔和馈电贴片并与馈电贴片上表面的金属线连接，金属背腔内设置若干调谐金属柱，调谐金属柱上设置拧紧紧固螺母，调谐金属柱和金属背腔底部的开孔均带有螺纹，调节调谐金属柱插入金属背腔的深度对天线性能进行调试。
根据如上所述的一种L波段微带贴片天线单元，其特征在于：金属背腔和调谐金属柱为铜材料制作，金属背腔的内表面和调谐金属柱的表面镀银。
根据如上所述的一种L波段微带贴片天线单元，其特征在于：所述的金属背腔为铝合金材质，壁厚2mm～5mm，长120mm～130mm，宽100mm～120mm。
根据如上所述的一种L波段微带贴片天线单元，其特征在于：调谐金属柱直径4～7mm,长度12～20mm。
根据如上所述的一种L波段微带贴片天线单元，其特征在于：辐射贴片、H型耦合缝隙贴片、馈电贴片之间采用半波化片热压缩工艺压合连接。
根据如上所述的一种L波段微带贴片天线单元，其特征在于：所述的辐射贴片为矩形PTFE陶瓷敷铜板，厚度3mm～5mm，长120mm～130mm，宽100mm～120mm，介电常数为2～3.6。
根据如上所述的一种L波段微带贴片天线单元，其特征在于：所述的H型耦合缝隙贴片为矩形PTFE陶瓷敷铜板，厚度1mm～3mm，长120mm～130mm，宽100mm～120mm，介电常数为2～3.6。
根据如上所述的一种L波段微带贴片天线单元，其特征在于：所述的馈电贴片为矩形PTFE陶瓷敷铜板，厚度1mm～3mm，长120mm～130mm，宽100mm～120mm，介电常数为2～3.6。
本发明的有益效果是：天线单元频带宽、剖面低、可靠性高、便于阵面集成，驻波比不大于1.3时的相对带宽大于40％(常规的微带贴片天线相对带宽仅为3％左右)，装配完成后便于调试(调整调谐金属柱的插入深度即可改变天线阵面的电性能)，能应用于L波段相控阵雷达的天线系统。在天线设计过程中，只需对各层微带贴片结构、金属背腔尺寸、调谐金属柱尺寸、调谐金属柱插入背腔的深度等参数进行合理的结构设计，且相对带宽宽、结构强度大、便于调试、便于共形集成等问题。
附图说明
图1为本发明天线的辐射贴片结构示意图。
图2为本发明天线的H型耦合缝隙贴片结构示意图。
图3为本发明天线的馈电贴片结构示意图。
图4为本发明天线的可调谐的金属背腔俯视图。
图5为本发明天线的俯视图。
图6为本发明天线的侧视图。
图7为本发明天线的驻波比仿真结果。
具体实施方式
附图标记说明：辐射贴片1、H型耦合缝隙贴片2、馈电贴片3、金属背腔4、调谐金属柱5、SMA型连接器6、紧固螺母7。
以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明的带可调谐背腔的微带贴片天线适用频段为L波段。如图1至图6所示，本发明的一种背腔式宽频带低剖面的L波段微带贴片天线单元包括辐射贴片1、H型耦合缝隙贴片2、馈电贴片3、可调谐的金属背腔4、调谐金属柱5、SMA型连接器6、紧固螺母7。辐射贴片1、H型耦合缝隙贴片2、馈电贴片3由上至下依次叠放排列，各层间采用半波化片热压缩工艺压合连接并通过螺钉固定于可调谐的金属背腔4的腔壁上，SMA型连接器6的外导体穿过可调谐的金属背腔4与馈电贴片3的底部接触，SMA型连接器6的内导体穿过可调谐的金属背腔4和馈电贴片3并与馈电贴片3上表面的金属线连接。
由于该天线单元有可调谐的金属背腔4，可调谐的金属背腔4的存在相当于在系统传输函数中引入了多个较大的等效电容，该等效电容的引入能有效扩宽天线的工作频带。可调谐的金属背腔4内有5个调谐金属柱5的存在相当于在系统传输函数中引入了若干个极点(谐振点)，能起到进一步扩宽频带的作用。
天线工作时，电磁能量由馈电贴片3馈入，通过H型耦合缝隙贴片2耦合至辐射贴片1进行辐射。
相比于传统的微带贴片天线(因为传统微带贴片天线的馈电贴片与地之间的距离较小，所以等效电容很小)，可调谐的金属背腔4的引入，极大地增加了馈电贴片3与地之间的距离(等效电容的大小与板间距离成正比)，从而增大了等效电容，且此等效电容相当于并联跨接于馈电贴片3和地之间，能有效扩展天线工作带宽。
相比于传统的微带贴片天线(传统微带贴片天线的H型耦合缝隙贴片与地之间的距离较小，故等效电容很小)，可调谐的金属背腔4的引入，极大地增加了H型耦合缝隙贴片2与地之间的距离(等效电容的大小与板间距离成正比)，从而增大了等效电容，且此等效电容相当于并联跨接于H型耦合缝隙贴片2和地之间，能有效扩展天线工作带宽。
相比于传统的微带贴片天线(传统微带贴片天线的辐射贴片与地之间的距离较小，故等效电容很小)，可调谐的金属背腔4的引入，极大地增加了辐射贴片1与地之间的距离(等效电容的大小与板间距离成正比)，从而增大了等效电容，且此等效电容相当于并联跨接于辐射贴片1和地之间，能有效扩展天线工作带宽。
本发明的辐射贴片1为矩形PTFE陶瓷敷铜板，厚度3mm～5mm，优选4.5mm，长120mm～130mm，宽100mm～120mm，介电常数为2～3.6，优选3.48，辐射贴片1正面如附图1所示，阴影部分为敷铜。
本发明的H型耦合缝隙贴片2为矩形PTFE陶瓷敷铜板，厚度1mm～3mm，优选1.5mm，长120mm～130mm，宽100mm～120mm，介电常数为2～3.6，优选3.48，H型耦合缝隙贴片2正面如附图2所示，阴影部分为敷铜。
本发明的馈电贴片3为矩形PTFE陶瓷敷铜板，厚度1mm～3mm，优选1.5mm，长120mm～130mm，宽100mm～120mm，介电常数为2～3.6，优选3.48，馈电贴片3正面如附图3所示，阴影部分为敷铜。
本发明的可调谐的金属背腔4为长方体结构，腔高8mm～13mm(腔内净高)，优选11mm，长120mm～130mm，优选125mm(含两边壁厚各4mm)，宽100mm～120mm，优选115mm(含两边壁厚各4mm)，可调谐的金属背腔4内有若干可调谐的调谐金属柱5，调谐金属柱5上设置紧固螺母7，每个调谐金属柱5插入可调谐的金属背腔4的深度不同，半径也可不同。可调谐的金属背腔4和调谐金属柱5选用铜制作，可调谐的金属背腔4的内表面和调谐金属柱5的表面处理方式均为镀银，这样可以提高电导率，从而提高天线效率。
本发明的调谐金属柱5直径4～7mm,长度12～20mm。调谐金属柱5和金属背腔4底部的开孔均带有螺纹，调节调谐金属柱5插入金属背腔4的深度可对天线性能进行调试，调试完成后，拧紧紧固螺母7便可将每个调谐金属柱5的插入深度固定下来，从而固定此次调试状态，此种固定方式具有结构简单、操作方便等优点。
可调谐的金属背腔4的俯视图如附图4所示。
本发明的SMA型连接器6的外导体穿过金属背腔4与馈电贴片3的底部接触，SMA型连接器6的内导体穿过金属背腔4和馈电贴片3与馈电贴片3上表面的金属线连接。
从图7中的曲线可看出金属背腔4和调谐金属柱5的引入增加了系统传输函数的极点(谐振点)，展宽了相对带宽，使得驻波比不大于1.3时的相对带宽大于40％。

Claims (8)

1.一种L波段微带贴片天线单元，包括辐射贴片、H型耦合缝隙贴片、馈电贴片、金属背腔、调谐金属柱、SMA型连接器、紧固螺母，辐射贴片、H型耦合缝隙贴片、馈电贴片由上至下依次叠放排列，辐射贴片、H型耦合缝隙贴片、馈电贴片之间连接在一起，其特征在于：连接在一起辐射贴片、H型耦合缝隙贴片、馈电贴片固定在金属背腔的腔壁上，其中馈电贴片位于金属背腔一侧，SMA型连接器的外导体穿过金属背腔与馈电贴片的矩形PTFE陶瓷部分接触，SMA型连接器的内导体仅与馈电贴片上表面的覆铜部分连接，金属背腔内设置若干调谐金属柱，调谐金属柱上设置紧固螺母，调谐金属柱和金属背腔底部的开孔均带有螺纹，调节调谐金属柱插入金属背腔的深度对天线性能进行调试。
2.根据权利要求1所述的一种L波段微带贴片天线单元，其特征在于：金属背腔和调谐金属柱为铜材料制作，金属背腔的内表面和调谐金属柱的表面镀银。
3.根据权利要求1或2所述的一种L波段微带贴片天线单元，其特征在于：所述的金属背腔为铝合金材质，壁厚2mm～5mm，长120mm～130mm，宽100mm～120mm。
4.根据权利要求1或2所述的一种L波段微带贴片天线单元，其特征在于：调谐金属柱直径4～7mm,长度12～20mm。
5.根据权利要求1或2所述的一种L波段微带贴片天线单元，其特征在于：辐射贴片、H型耦合缝隙贴片、馈电贴片之间采用半波化片热压缩工艺压合连接。
6.根据权利要求1或2所述的一种L波段微带贴片天线单元，其特征在于：所述的辐射贴片为矩形PTFE陶瓷敷铜板，厚度3mm～5mm，长120mm～130mm，宽100mm～120mm，介电常数为2～3.6。
7.根据权利要求1或2所述的一种L波段微带贴片天线单元，其特征在于：所述的H型耦合缝隙贴片为矩形PTFE陶瓷敷铜板，厚度1mm～3mm，长120mm～130mm，宽100mm～120mm，介电常数为2～3.6。
8.根据权利要求1或2所述的一种L波段微带贴片天线单元，其特征在于：所述的馈电贴片为矩形PTFE陶瓷敷铜板，厚度1mm～3mm，长120mm～130mm，宽100mm～120mm，介电常数为2～3.6。
CN201910998024.3A 2019-10-21 2019-10-21 一种l波段微带贴片天线单元 Expired - Fee Related CN110829007B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910998024.3A CN110829007B (zh) 2019-10-21 2019-10-21 一种l波段微带贴片天线单元

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910998024.3A CN110829007B (zh) 2019-10-21 2019-10-21 一种l波段微带贴片天线单元

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110829007A CN110829007A (zh) 2020-02-21
CN110829007B true CN110829007B (zh) 2022-04-19

Family

ID=69549812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910998024.3A Expired - Fee Related CN110829007B (zh) 2019-10-21 2019-10-21 一种l波段微带贴片天线单元

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110829007B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111817006B (zh) * 2020-07-07 2021-12-21 西安朗普达通信科技有限公司 一种多通道调谐去耦芯片

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101345342A (zh) * 2008-09-03 2009-01-14 北京航空航天大学 一种与安装面结构共形的全向宽带天线
CN102637923A (zh) * 2012-04-16 2012-08-15 中国电子科技集团公司第十研究所 免调试圆波导螺钉圆极化器
CN108717996A (zh) * 2018-05-25 2018-10-30 湖南赛博诺格电子科技有限公司 一种用于手持式穿墙雷达的宽带圆极化天线
WO2019076457A1 (en) * 2017-10-18 2019-04-25 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) TUNABLE RESONANCE CAVITY

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7541982B2 (en) * 2007-03-05 2009-06-02 Lockheed Martin Corporation Probe fed patch antenna
CN201910487U (zh) * 2010-12-10 2011-07-27 中国电子科技集团公司第三十八研究所 宽带双极化背腔式双层微带贴片天线

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101345342A (zh) * 2008-09-03 2009-01-14 北京航空航天大学 一种与安装面结构共形的全向宽带天线
CN102637923A (zh) * 2012-04-16 2012-08-15 中国电子科技集团公司第十研究所 免调试圆波导螺钉圆极化器
WO2019076457A1 (en) * 2017-10-18 2019-04-25 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) TUNABLE RESONANCE CAVITY
CN108717996A (zh) * 2018-05-25 2018-10-30 湖南赛博诺格电子科技有限公司 一种用于手持式穿墙雷达的宽带圆极化天线

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A novel active antenna with self-mixing and wideband varactor-tuning capabilities for communication and vehicle identification applications;C.M. Montiel等;《IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques》;19961231;全文 *
特定用途天线与单脉冲天馈系统的研究;万养涛;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)》;20170215;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110829007A (zh) 2020-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108336491B (zh) 基于微带巴伦馈电的双频双极化叠层贴片天线及其设计方法
US10581171B2 (en) Antenna element structure suitable for 5G mobile terminal devices
Hung et al. Novel broadband circularly polarized cavity-backed aperture antenna with traveling wave excitation
CN102005645A (zh) 一种小型化双频天线
CN102017292A (zh) 使用慢波结构的宽频带内置型天线
CN201918504U (zh) 一种小型化双频天线
US20120068898A1 (en) Compact ultra wide band antenna for transmission and reception of radio waves
Dissanayake et al. UWB performance of compact L-shaped wide slot antennas
CN2476881Y (zh) 一种手机内置式平面天线
Xie et al. A wideband dual-polarized patch antenna with electric probe and magnetic loop feeds
CN104515940A (zh) 一种用于开关柜内部局部放电在线监测的超高频传感器
CN104795637A (zh) 一种矩形缝隙加载薄单层介质宽带微带贴片天线
CN110829007B (zh) 一种l波段微带贴片天线单元
Holland et al. Design and fabrication of low-cost PUMA arrays
CN111403911B (zh) 一种低剖面宽频带天线
Nasimuddin et al. Resonance frequency of an equilateral triangular microstrip antenna
US20220224017A1 (en) Capacitive-coupled comb-line microstrip array antenna and method of manufacturing the same
Zhou et al. A novel high-temperature stable antenna with omnidirectional radiation pattern
CN101707284B (zh) 一种用于射频前端系统的ltcc电小集成天线
CN201741806U (zh) 一种用于射频前端系统的ltcc电小集成天线
CN2511013Y (zh) 移动电话隐藏式多频天线
CN201638939U (zh) 一种基于单负材料超慢波波导的小型化贴片天线
Duan et al. Omnidirectional-radiating, vertically polarized, wideband, electrically small filtenna
RU2769428C1 (ru) Малогабаритная полосковая антенна метрового диапазона
CN220873844U (zh) 一种小体积低成本宽频双极化全向吸顶天线

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20220419

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee