CN111416203A - 双极化振子天线及其阵列 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种双极化振子天线及其阵列，该双极化振子天线包括：介质板,以及设置在该介质板上的水平极化单元和垂直极化单元；其中，该水平极化单元包括横向地布置在该介质板上的两个辐射片和与该两个辐射片相连的馈电网络；该垂直极化单元包括竖直地布置在该介质板上的两个辐射针和与该两个辐射针相连的馈电网络，该馈电网络嵌设在该介质板中，该两个辐射针分别通过两个导电通孔与该馈电网络相连。能够很好地满足移动通讯系统和探测雷达系统对新一代相控阵天线的要求。
Description
技术领域
本发明涉及电子通信技术领域，特别是与变极化相控阵雷达领域有关。
背景技术
随着电子对抗与雷达领域迅猛发展，特别是干扰与反干扰、高分辨率和多维成像、隐身与目标识别等方面的发展，系统对阵列天线的极化方式有了更高的要求，越来越多的系统对双极化能力有迫切的需求。实现上述性能的天线主要有以下三种方式。
第一种，是在天线辐射面上安装开关，通过开关的打开或关断来改变电流分布，进而切换极化状态，这种方式控制灵活，但受限于开关及偏置电路的寄生效应，主要用于较低频率，在X波段以上效果较差。
第二种，是辐射面采用对称布局，同时设置多个馈点，通过选择不同馈点或控制馈点间相位关系来切换极化状态，这种方式常见于微带天线，具有轮廓低的优点，但天线介质损耗较大、馈电网络损耗大。
第三种，是同时布局两种不同极化的天线，直接使用开关进行切换，这种方式极化独立性好，但需要考量在同一口径下放置两套天线的布局问题。
振子天线由于其高效率、加工简单等因素得以大量应用，研制一种双极化振子天线及其阵列具有较大的应用前景，需要解决的是两种极化单元的实现方式和布局问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种双极化振子天线，能够很好地满足移动通讯系统和探测雷达系统对新一代相控阵天线的要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括：提供一种双极化振子天线，包括：介质板,以及设置在该介质板上的水平极化单元和垂直极化单元；其中，该水平极化单元包括横向地布置在该介质板上的两个辐射片和与该两个辐射片相连的馈电网络；该垂直极化单元包括竖直地布置在该介质板上的两个辐射针和与该两个辐射针相连的馈电网络，该馈电网络嵌设在该介质板中，该两个辐射针分别通过两个导电通孔与该馈电网络相连。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案还包括：提供一种双极化振子天线阵列，包括若干组成阵列的、如上所述的双极化振子天线。
与现有技术相比，本发明的双极化振子天线及其阵列，通过在同一介质板上设置水平极化单元和垂直极化单元，并且垂直极化单元采用辐射针与馈电网络相连，使得两种极化单元易于集成；并且，通过采用振子天线作为辐射体，其结构简单、成本低、辐射效率高；能够很好地满足移动通讯系统和探测雷达系统对新一代相控阵天线的要求。
附图说明
图1是本发明双极化振子天线的组合立体结构示意。
图2是本发明双极化振子天线的侧视结构示意。
图3是本发明双极化振子天线阵列的组合立体结构示意。
图4是本发明双极化振子天线阵列的驻波比与频率的关系曲线。
图5是本发明双极化振子天线阵列的中心频点增益方向图曲线。
其中，附图标记说明如下：100 双极化振子天线阵列 10 双极化振子天线 30 反射地板 1 介质板 2 水平极化单元 21 辐射片 22 馈电网络3 垂直极化单元 31 辐射针32 馈电网络 324 分支 34 导电通孔。
具体实施方式
为了详细说明本发明的构造及特点所在，兹举以下较佳实施例并配合附图说明如下。
参见图1和图2，图1是本发明双极化振子天线的组合立体结构示意。图2是本发明双极化振子天线的侧视结构示意。本发明提出一种双极化振子天线（也称天线单元）10，双极化振子天线10包括：介质板1,以及设置在介质板1上的水平极化单元2和垂直极化单元3。
水平极化单元2包括横向地布置在介质板1上的两个辐射片21和与这两个辐射片21相连的馈电网络22。这两个辐射片21是相同的。辐射片21的长度是由工作频率和介质板1的介电常数决定的，辐射片21的长度略短于设定传输信号（也称中心频点）的四分之一波长。辐射片21的材料是导电材料，例如：金属（包括铜、铝、金等）、等离子体或液晶。
垂直极化单元3包括竖直地布置在介质板1上的两个辐射针31和与这两个辐射针31相连的馈电网络32。这两个辐射针31是相同的。辐射针31的长度是由工作频率和介质板1的介电常数决定的，辐射针31的长度与设定传输信号（也称中心频点）的四分之一波长相对应，也即：辐射针31的长度略短于设定传输信号的四分之一波长。辐射针31的材料是导电材料，例如：金属（包括铜、铝、金等）、等离子体或液晶。
在本实施例中，馈电网络32嵌入在介质板1的内部，馈电网络32通过导电通孔34引出至介质板1的表面，与辐射针31相连。也即，辐射针31竖直地焊接在介质板1的通孔处，辐射针31的延伸方向与介质板1的表面垂直。具体而言，馈电网络32具有分别形成在介质板1内的两个导电金属层上的两个分支324，两个导电通孔34分别与这两个分支324相连，两个导电通孔34布置在同一直线上。
在垂直极化单元3工作于发射状态时，信号首先经过馈电网络32将不平衡信号转换为平衡信号，然后在两个辐射针31上产生振荡电流，最终转换为电磁波辐射到空间。
可以理解的是，介质板1除了两侧表面设置有导电金属层之外，在其内部至少设置有两个导电金属层，用于形成前述的馈电网络32。前述的辐射片21可以设置在介质板1的两侧表面，或者，设置在介质板1的内部的导电金属层上。
参见图3，图3是本发明双极化振子天线阵列的组合立体结构示意。本发明提出一种双极化振子天线阵列100，其由设置在同一块反射地板30上的4×4阵的天线单元10构成。其中，反射地板30可以是一块整体的大板，或者，由多块小板拼接而成。
参见图4，图4是本发明双极化振子天线阵列的驻波比与频率的关系曲线。其中，横坐标为频率，纵坐标为驻波；可见，双极化振子天线阵列100的工作频率覆盖了32-40GHz，全频段驻波小于2.1，在中心频点34.5GHz处，驻波小于1.12。
参见图5，图5是本发明双极化振子天线阵列的中心频点增益方向图曲线。可见，法向增益为6.9dB，波束宽度为117 度。具体地，在测试点m1处，角度为0度，法向增益为6.9dB；在测试点m2处，角度为-58度，增益为4.0dB；在测试点m3处，角度为58度，增益为4.0dB。
与现有技术相比，本发明的双极化振子天线10及其阵列100，通过在同一介质板1上设置水平极化单元2和垂直极化单元3，并且垂直极化单元3采用辐射针31与馈电网络32相连，使得两种极化单元2、3易于集成；并且，通过采用振子天线作为辐射体，其结构简单、成本低、辐射效率高；能够很好地满足移动通讯系统和探测雷达系统对新一代相控阵天线的要求。
以上，仅为本发明之较佳实施例，意在进一步说明本发明，而非对其进行限定。凡根据上述之文字和附图所公开的内容进行的简单的替换，都在本专利的权利保护范围之列。
Claims (10)
1.一种双极化振子天线，其特征在于，包括：介质板,以及设置在该介质板上的水平极化单元和垂直极化单元；其中，该水平极化单元包括横向地布置在该介质板上的两个辐射片和与该两个辐射片相连的馈电网络；该垂直极化单元包括竖直地布置在该介质板上的两个辐射针和与该两个辐射针相连的馈电网络，该馈电网络嵌设在该介质板中，该两个辐射针分别通过两个导电通孔与该馈电网络相连。
2.根据权利要求1所述的双极化振子天线，其特征在于：该垂直极化单元的馈电网络具有分别形成在该介质板内的两个导电金属层上的两个分支，该两个导电通孔分别与该两个分支相连，该两个导电通孔布置在同一直线上。
3.根据权利要求1所述的双极化振子天线，其特征在于：该两个辐射针是相同的。
4.根据权利要求1所述的双极化振子天线，其特征在于：该辐射针的长度与设定传输信号的四分之一波长相对应。
5.根据权利要求1所述的双极化振子天线，其特征在于：该辐射针的材料是金属、等离子体或液晶。
6.根据权利要求5所述的双极化振子天线，其特征在于：所述金属为铜、铝或金。
7.根据权利要求1所述的双极化振子天线，其特征在于：该两个辐射片是相同的。
8.根据权利要求1所述的双极化振子天线，其特征在于：该辐射片的长度与设定传输信号的四分之一波长相对应。
9.一种双极化振子天线阵列，其特征在于：包括若干组成阵列的、如权利要求1至8任一项所述的双极化振子天线。
10.根据权利要求9所述的双极化振子天线阵列，其特征在于：该若干组成阵列的双极化振子天线设置在同一反射地板上。
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Publications (1)
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| CN201910010045.XA Pending CN111416203A (zh) | 2019-01-06 | 2019-01-06 | 双极化振子天线及其阵列 |
Country Status (1)
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2019
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