CN113224549B - 一种集成h型耦合结构的超宽带阵列天线 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种集成H型耦合结构的超宽带阵列天线，包括若干周期排列的天线单元，在相邻天线单元之间分别设置一个H型耦合结构。本发明还提出了一种一维超宽带阵列天线和一种二维超宽带阵列天线。本发明在辐射单元之间集成H型耦合结构，展宽了阵列天线的工作带宽，改善了阵列天线性能，实现了天线阵列超宽带工作。

Description

一种集成H型耦合结构的超宽带阵列天线

技术领域

本发明涉及一种用于电子设备的超宽带阵列天线，特别是一种集成H型耦合结构的超宽带阵列天线。

背景技术

为适应电子技术的发展，满足电子设备多功能化的需求，要求天线前端具有超宽带、天线方向图灵活改变的特性。为实现阵列天线超宽带工作，通常需要抬高阵列天线的剖面高度，但较高的剖面高度导致阵列天线适装性、交叉极化电平等性能恶化。

发明内容

本发明的目的在于提出一种集成H型耦合结构的超宽带阵列天线。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种集成H型耦合结构的超宽带阵列天线，包括若干周期排列的天线单元，在相邻天线单元之间设置H型耦合结构。

进一步的，所述阵列天线采用由四层压接微波基片形成三维立体结构，从上至下依次设置第一微波基片、第一辐射电路、第二微波基片、第三微波基片、馈电电路、第二辐射电路和第四微波基片，其中第一辐射电路印制在第二微波基片的上表面，馈电电路位于第二微波基片和第三微波基片之间，第二辐射电路印制在第三微波基片的下表面。

更进一步的，所述第二微波基片和第三微波基片为介电常数2.2的复合介质材料，厚度0.787mm。

更进一步的，第一微波基片和第四微波基片为介电常数2.2的复合介质材料,厚度0.127mm。

更进一步的，所述H型耦合结构包括上壁、下壁和一组金属柱，其中上壁印制在第一微波基片的上表面，下壁印制在第四微波基片的下表面，金属柱设置在四层压接微波基片内部，将上壁、下壁连接。

进一步的，所述天线单元和H型耦合结构通过PCB工艺集成在一起。

一种一维超宽带阵列天线，由多个上述集成H型耦合结构的超宽带阵列天线共面排列组成。

一种二维超宽带阵列天线，由多个上述一维超宽带阵列天线组成。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

（1）集成H型耦合结构是一种三维立体结构，与传统的平面电路结构相比，其调节辐射单元之间的耦合更灵活，更易实现天线阵列超宽带性能；

（2）H型耦合结构与阵列天线单元通过PCB工艺集成在同一个多层微波基片上，加工精度高，且不再需要机械加工、焊接等工序，天线阵列制作方便，易于实现大规模超宽带阵列天线。

附图说明

图1是本发明集成H型耦合结构的超宽带阵列天线的示意图。

图2是本发明集成H型耦合结构的超宽带阵列天线单元的示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

如图1所示，一种集成H型耦合结构的超宽带阵列天线，由阵列天线单元1，H型耦合结构2按周期相间排列组合而成。

所述阵列天线单元1由辐射电路、四层压接微波基片、馈电电路组成，其中四层压接微波基片为天线的主体，所有电路均印制在微波基片上。所述辐射电路按固定间距印制在中间两层微波基片的上下外表面。所述馈电电路印制在中间两层微波基片的内侧表面，为辐射电路提供激励信号。具体结构如图2所示，阵列天线单元1由第一微波基片3、第一辐射电路4、第二微波基片5、馈电电路7、第三微波基片6、第二辐射电路8、第四微波基片9组成。所述第一辐射电路4印制在第二微波基片5的上表面。所述馈电电路7位于第二微波基片5和第三微波基片6的中间。所述第二辐射电路8印制在第三微波基片6的下表面。

作为一种具体实施方式，所述微波基片3、微波基片9为介电常数2.2的复合介质材料，厚度0.127mm。所述微波基片5、微波基片6为介电常数2.2的复合介质材料，厚度0.787mm。

所述H型耦合结构2包括上壁、下壁和一组金属柱10，其中上壁印制在第一微波基片3的上表面，下壁印制在第四微波基片9的下表面，金属柱10设置在四层压接微波基片内部，将上壁、下壁连接。

作为一种具体实施方式，采用PCB工艺，将H型耦合结构2的上壁印制在第一微波基片3的上表面，下壁印制在微波基片9的下表面，将金属柱10加工在微波基片内部。H型耦合结构2的上壁与下壁之间通过一组制作在天线微波基片内部的金属柱10连接，具体的，金属柱10可选用圆形金属柱。

将阵列天线单元、H型耦合结构按周期排列的组合成作为一组天线条，将一定数量的天线条共面排列组成一维超宽带阵列天线，将一定数量的一维超宽带阵列天线按序排列组成两维超宽带阵列天线。通过不同数量天线条的灵活配置组成超宽带阵列天线使用，阵列天线工作频率可以覆盖S、C、X、Ku频段，天线方向图满足覆盖±45°空域。

本发明集成H型耦合结构的超宽带阵列天线，辐射单元采用宽带槽线形式，在辐射单元之间集成H型耦合结构展宽了阵列天线的工作带宽，改善了阵列天线性能，实现了天线阵列超宽带工作。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种集成H型耦合结构的超宽带阵列天线，包括若干周期排列的天线单元(1)，其特征在于，在相邻天线单元(1)之间设置H型耦合结构(2)；

所述阵列天线采用由四层压接微波基片形成三维立体结构，从上至下依次设置第一微波基片(3)、第一辐射电路(4)、第二微波基片(5)、馈电电路(7)、第三微波基片(6)、第二辐射电路(8)和第四微波基片(9)，其中第一辐射电路(4)印制在第二微波基片(5)的上表面，馈电电路(7)位于第二微波基片(5)和第三微波基片(6)之间，第二辐射电路(8)印制在第三微波基片(6)的下表面；

所述H型耦合结构(2)包括上壁、下壁和一组金属柱(10)，其中上壁印制在第一微波基片(3)的上表面，下壁印制在第四微波基片(9)的下表面，金属柱(10)设置在四层压接微波基片内部，将上壁、下壁连接。

2.根据权利要求1所述的集成H型耦合结构的超宽带阵列天线，其特征在于，所述第二微波基片(5)和第三微波基片(6)为介电常数2.2的复合介质材料，厚度0.787mm。

3.根据权利要求1所述的集成H型耦合结构的超宽带阵列天线，其特征在于，第一微波基片(3)和第四微波基片(9)为介电常数2.2的复合介质材料,厚度0.127mm。

4.根据权利要求1所述的集成H型耦合结构的超宽带阵列天线，其特征在于，所述天线单元(1)和H型耦合结构(2)通过PCB工艺集成在一起。

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