CN112582791B - 一种含有类同轴结构的微带馈电网络结构 - Google Patents

一种含有类同轴结构的微带馈电网络结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含有类同轴结构的微带馈电网络结构，其特征在于，包括板状结构、射频同轴连接器和类同轴结构；所述板状结构由上至下依次包括微带贴片、第一介质基板、第一接地板、第二介质基板和第二接地板；在微带贴片、第一介质基板、第一接地板、第二介质基板和第二接地板的两侧均开设有上下贯通且同轴的通孔，用于固定射频同轴连接器和避免短路；所述射频同轴连接器的内导体贯穿于上述通孔中，用于传输电磁波；所述类同轴结构嵌设于第二介质基板内，用于引导电磁波传输。本发明的微带馈电网络结构，能够有效减小反射，降低损耗，为高功率容量天线提供技术基础。

Description

一种含有类同轴结构的微带馈电网络结构
技术领域
本发明属于微波波段天线馈电技术领域，具体涉及一种含有类同轴结构的微带馈电网络结构。
背景技术
由于TR(Transmitter and Receiver)组件和天线端口位置不对应，无法直接连接，故需要馈电网络来实现TR组件和天线的连接。高效馈电网络是高功率容量系统的第一关，若没有高效馈电网络，则没有高功率容量的天线，故若想实现整个系统的高功率传输，就需要馈电网络具有较小的反射和损耗。
但是，当前已报道的馈电网络体积和质量过大、损耗过高，在高功率容量相控阵天线的应用中不具备优势。而微带结构具有低剖面、频带宽的特点，但是其损耗较大，并未广泛应用。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种含有类同轴结构的微带馈电网络结构，能够减小反射，降低损耗，为高功率容量天线提供技术基础。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种含有类同轴结构的微带馈电网络结构，包括板状结构、射频同轴连接器和类同轴结构；
所述板状结构由上至下依次包括微带贴片、第一介质基板、第一接地板、第二介质基板和第二接地板；
在微带贴片、第一介质基板、第一接地板、第二介质基板和第二接地板的两侧均开设有上下贯通且同轴的通孔，用于固定射频同轴连接器；
所述射频同轴连接器的内导体贯穿于上述通孔中，用于传输电磁波；
所述类同轴结构嵌设于第二介质基板内，用于引导电磁波传输。
优选地，所述类同轴结构包括若干个金属圆柱，若干个金属圆柱绕轴均匀内嵌于第二介质基板内，且金属圆柱的顶端与第一接地板下表面接触，金属圆柱的底端与第二接地板上表面接触。
优选地，所述金属圆柱共设置24个，两侧各均布12个。
优选地，所述第一介质基板和第二介质基板上的通孔尺寸一致，第一接地板和第二接地板上的通孔尺寸一致，且第一介质基板通孔的直径小于第一接地板通孔的直径。
优选地，所述微带贴片为金属导体，由条带和布置在条带两侧的圆片构成，所述微带贴片上的通孔开设在该圆片内，两个通孔圆心间距为条带长度。
优选地，所述第一介质基板和第二介质基板均由Rogers RT5880材料制成。
优选地，所述第一接地板和第二接地板均由金属导体材料制成。
优选地，所述射频同轴连接器由内导体、外导体和金属外壳组成，内导体由金属材料制成，外导体由玻璃制成，金属外壳由黄铜镀金/镀镍材料制成。
优选地，所述通孔的尺寸能够根据选用的射频同轴连接器的尺寸型号进行调节。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开的含有类同轴结构的微带馈电网络结构，该微带馈电网络结构由上至下包括微带贴片、第一介质基板、第一接地板和第二介质基板和第二接地板，形成板状结构，第二介质基板的两端内嵌有类同轴结构，且射频同轴连接器安装在馈电结构的两侧，其内导体(探针)贯穿整个板状结构。本发明在普通微带馈电网络的基础上增加了类同轴结构用于引导电磁波传输，电磁波由一侧的射频同轴连接器输入，传输至微带贴片，然后由另一侧的射频同轴连接器输出，本发明的类同轴结构的设置可以更好地引导电磁波传输，减小反射和损耗。具有高效、反射小和低损耗的特点，并且结构简单，易于加工，能实现高功率容量天线的设计，未来能在电子对抗、雷达等领域发挥重要的实际应用价值。
进一步地，本发明的类同轴结构包括若干个金属圆柱，若干个金属圆柱分别在馈电结构两侧绕轴均匀内嵌于第二介质基板。均匀排列的金属圆柱能够起到屏蔽作用，因此能够有效引导电磁波传输。
更进一步地，金属圆柱优选为24个，两侧各设置12个，紧密排列的金属柱的屏蔽作用更佳。
进一步地，本发明的介质基板的通孔直径小于接地板的通孔直径，介质基板开设的通孔用于安装射频同轴连接器的内导体，而接地板的通孔直径比较大是为了不让接地板和射频同轴连接器的内导体接触，避免发生短路。
附图说明
图1为本发明的含有类同轴结构的微带馈电网络结构结构示意图；
图2为图1的侧视图；
图3为图1的左视图；
图4为类同轴结构示意图；
图5为微带贴片具体结构图；
图6为CST仿真S11参数图；
图7为CST仿真S21参数图。
其中：1为微带贴片；2为第一介质基板；3为第一接地板；4为第二介质基板；5为第二接地板；6为射频同轴连接器；7为类同轴结构。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1、图2和图3所示，本发明公开的含类同轴结构的微带馈电网络结构，包括：微带贴片1、第一介质基板2、第一接地板3、第二介质基板4、第二接地板5和两个射频同轴连接器6和两个类同轴结构7。
其中，微带贴片1、第一介质基板2、第一接地板3、第二介质基板4和第二接地板5由上至下依次布置，形成板状结构。在微带贴片1、第一介质基板2、第一接地板3、第二介质基板4和第二接地板5的两侧均开设有上下贯通且同轴的通孔，用于固定射频同轴连接器6。板状结构两侧的结构完全一致，所述的两个射频同轴连接器6的内导体贯穿于上述通孔中，用于传输电磁波；所述类同轴结构嵌设于第二介质基板4内，用于引导电磁波传输。
参见图4，所述类同轴结构7包括若干个金属圆柱，若干个金属圆柱分别在馈电结构两侧绕轴均匀内嵌于第二介质基板4，且金属圆柱的顶端与第一接地板3下表面接触，金属圆柱的底端与第二接地板5上表面接触。
所述微带贴片1为金属导体，由条带和布置在条带两侧的圆片构成，所述微带贴片1上的通孔开设在该圆片内，两个通孔圆心间距为条带长度。
所述射频同轴连接器6由内导体、外导体和金属外壳组成，内导体由金属材料制成，外导体由玻璃制成，金属外壳由黄铜镀金/镀镍材料制成。
所述通孔的尺寸能够根据选用的射频同轴连接器6的尺寸型号进行调节。
以下本发明选择一个射频同轴连接器为例，对本发明的结构进行具体的设计并结合数据进行说明，该射频同轴连接器的内导体材料为金属，直径为0.7mm，外导体材料为玻璃，介电常数为4.5，直径为3mm，金属外壳材料为黄铜镀金/镀镍，直径为3.8mm；该射频同轴连接器的特性阻抗为50Ω。
参见图5，本实施例的微带贴片1采用金属铜，微带贴片1长度为40mm，圆8直径为2.26mm，矩形9长2.26mm，宽1mm，矩形10长2mm，宽0.7mm，矩形11长36mm，宽1.5mm。加工时微带贴片1和介质基板一2、接地板一3、介质基板二4、类同轴结构7和接地板二5整体加工成PCB板，两侧通孔后续直接与射频同轴连接器的内导体焊接。
本实施例中，第一介质基板2的材料为Rogers RT5880，介电常数为2.2，长为44mm，宽为4mm，厚度为0.5mm，左右两侧各开一个直径为0.8mm的通孔，以便后续焊接射频同轴连接器6的内导体。
第一接地板3的材料为金属铜，长为44mm，宽为4mm，厚度为0.035mm。在第一接地板3两侧各开一个通孔，通孔直径为2.86mm，避免射频同轴连接器和接地板接触导致短路。
第二介质基板4的材料为Rogers RT5880，介电常数为2.2，长为44mm，宽为4mm，厚度为0.5mm，左右两侧各开一个直径为0.8mm的通孔，以便后续焊接射频同轴连接器6的内导体。
所述类同轴结构7为在第二介质基板4左右两侧分别以直线L1和直线L2为轴内嵌的12个金属圆柱，左右两侧共24个金属圆柱，直线L1或直线L2分别过同侧通孔圆心，且垂直于介质基板。12个金属圆柱绕直线L1或直线L2均匀分布，金属圆柱半径为0.15mm，顶端连接至接地板1，底端连接至接地板2，高度为0.5mm，在同一侧金属圆柱圆心到直线L1或直线L2的距离为1.43mm。
第二接地板5的材料为金属铜，长为44mm，宽为4mm，厚度为0.035mm。在第二接地板5两侧各开一个通孔，通孔直径为2.86mm，避免射频同轴连接器和接地板接触导致短路。
对上述得到的含有类同轴结构的微带馈电网络结构通过以下仿真实验进一步说明其结构优势：
利用CST电磁仿真软件对上述天线进行建模和仿真处理后，S11和S21参数分别如图6和图7所示。可以看到，其S11在7-10GHz频带内小于-20dB，S21在8-9GHz频带内大于-0.06dB，充分说明该结构具有良好传输特性，具有能量传输高效、反射小和低损耗的优点。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种含有类同轴结构的微带馈电网络结构，其特征在于，包括板状结构、射频同轴连接器(6)和类同轴结构(7)；
所述板状结构由上至下依次包括微带贴片(1)、第一介质基板(2)、第一接地板(3)、第二介质基板(4)和第二接地板(5)；
在微带贴片(1)、第一介质基板(2)、第一接地板(3)、第二介质基板(4)和第二接地板(5)的两侧均开设有上下贯通且同轴的通孔，用于固定射频同轴连接器(6)；
所述射频同轴连接器(6)的内导体贯穿于上述通孔中，用于传输电磁波；
所述类同轴结构嵌设于第二介质基板(4)内，用于引导电磁波传输；
所述类同轴结构(7)包括若干个金属圆柱，若干个金属圆柱绕轴均匀内嵌于第二介质基板(4)内，且金属圆柱的顶端与第一接地板(3)下表面接触，金属圆柱的底端与第二接地板(5)上表面接触。
2.根据权利要求1所述的含有类同轴结构的微带馈电网络结构，其特征在于，所述金属圆柱共设置24个，两侧各均布12个。
3.根据权利要求1所述的含有类同轴结构的微带馈电网络结构，其特征在于，所述第一介质基板(2)和第二介质基板(4)上的通孔尺寸一致，第一接地板(3)和第二接地板(5)上的通孔尺寸一致，且第一介质基板(2)通孔的直径小于第一接地板(3)通孔的直径。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的含有类同轴结构的微带馈电网络结构，其特征在于，所述微带贴片(1)为金属导体，由条带和布置在条带两侧的圆片构成，所述微带贴片(1)上的通孔开设在该圆片内，两个通孔圆心间距为条带长度。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的含有类同轴结构的微带馈电网络结构，其特征在于，所述第一介质基板(2)和第二介质基板(4)均由Rogers RT5880材料制成。
6.根据权利要求1～3中任意一项所述的含有类同轴结构的微带馈电网络结构，其特征在于，所述第一接地板(3)和第二接地板(5)均由金属导体材料制成。
7.根据权利要求1～3中任意一项所述的含有类同轴结构的微带馈电网络结构，其特征在于，所述射频同轴连接器(6)由内导体、外导体和金属外壳组成，内导体由金属材料制成，外导体由玻璃制成，金属外壳由黄铜镀金/镀镍材料制成。
8.根据权利要求1～3中任意一项所述的含有类同轴结构的微带馈电网络结构，其特征在于，所述通孔的尺寸能够根据选用的射频同轴连接器(6)的尺寸型号进行调节。
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