CN114284751A - 一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线 - Google Patents
一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线，包括双极化偶极子阵列、反射板、接地板，反射板固定设于接地板上方，双极化偶极子阵列穿过反射板的槽缝，垂直固定在接地板上，双极化偶极子阵列包括水平极化的行线阵和垂直极化的列线阵，行线阵上开若干间距相等且开口向上的第一矩形槽，列线阵上开若干间距相等且开口向下的第二矩形槽，行线阵上的第一矩形槽与列线阵上第二矩形槽一一对应的相互垂直地插接，行线阵或者列线阵与超宽带校正网络一体化集成；本发明的优点在于：实现单元间距高于高频半波长，降低成本；提高阵列天线的集成度，降低电磁波传输损耗，降低阵列的剖面尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及天线技术领域，更具体涉及适用于集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线。
背景技术
相控阵天线是相控阵系统的核心，特别是二维有源相控阵天线，其集成水平决定了整个系统的性能和成本。利用超宽带二维有源相控阵天线的多波束、多频段、多极化等自由度实现多目标、多功能雷达，电子支援侦察、电子对抗，通信，遥感等功能集成，便于实现频谱共享阵面和综合电子系统。在高性能、高密度、多功能等一系列约束下，三维层积组装架构通过高密度芯片级、模块级、组件级及与阵列天线的三维层积融合，结合先进的结构组织形式和微通道、射流冲击、主动微冷却等热控技术正适应于相控阵天线技术领域的发展需求。阵列天线的集成度及阵列单元间距是有源相控阵集成度和成本的重要影响因素。一方面，在阵列天线口径一定的条件下，阵元间距越大，总阵元数越少，相应地射频收发通道数越少，单通道所占面积越大，有利于降低收发组件的集成难度，降低成本；另一方面，校正网络与天线单元一体化设计是提高集成度的有效途径之一。
已发表的关于紧耦合超宽带阵列天线的论文和专利中，阵元间距一般不超过高频点的半个波长，小于相控阵天线阵元间距的上限。阵元间距的上限为扫描状态实空间不出现栅瓣的间距。如相扫45°时，阵元间距的上限等于高频点波长的0.585倍。现有技术中，如Steven S.Holland，Daniel H.Schaubert，Marinos N.Vouvakis发表于IEEE TRANSACTIONSON ANTENNAS AND PROPAGATION,VOL.60,NO.10,OCTOBER 2012第4589-4600页的文章“A 7–21GHz Dual-Polarized Planar Ultrawideband Modular Antenna(PUMA)Array”报道的模块化平面超宽带阵列的阵元间距为高频点的0.46倍波长；Dimitrios K.Papantonis和JohnL.Volakis发表于IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS,VOL.15,2016第325～328页的文章“Dual-Polarized Tightly Coupled Array With Substrate Loading”报道的双极化紧耦合阵列的阵元间距为高频点的0.44倍波长；如梁仙灵、唐赢、周文涛等的中国专利《超宽带双线极化大角度扫描阵列天线》(专利申请号：201811496608.2，公开号：CN 109586021 A)通过一分二功分器将两个紧耦合偶极子合成为一个周期性阵元，实现3:1带宽内60°扫描的有源驻波小于2的优异性能，其阵元间距为高频点的0.45倍波长。
现有技术中，常用的校正网络为与天线单元分立的结构形式，不利于相控阵的集成。官伟，孙绍国发表于雷达与对抗，Vol.32，No.3,2012.9，pp:26-28的文章“X波段一体化阵列天线设计”设计了一种与天线单元一体化设计的通过地层开孔耦合的校正传输线。但这种小孔耦合结构的缺点是带宽窄，耦合度设计范围小，不适合宽带系统使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有技术的超宽带紧耦合阵列天线的单元间距低于高频半波长，导致收发通道数冗余，成本高的问题。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线，包括双极化偶极子阵列(1)、反射板(2)、接地板(3)，反射板(2)固定设于接地板(3)上方，所述双极化偶极子阵列(1)穿过反射板(2)的槽缝，垂直固定在接地板(3)上，双极化偶极子阵列(1)包括水平极化的行线阵(1-1)和垂直极化的列线阵(1-2)，所述行线阵(1-1)上开若干间距相等且开口向上的第一矩形槽(1-1-S)，所述列线阵(1-2)上开若干间距相等且开口向下的第二矩形槽(1-2-S)，行线阵(1-1)上的第一矩形槽(1-1-S)与列线阵(1-2)上第二矩形槽(1-2-S)一一对应的相互垂直地插接，形成双极化阵列。所述行线阵(1-1)上包括若干周期性排列的天线单元(1-1-1)，所述列线阵(1-2)上也包括若干周期性排列的天线单元(1-2-1)，所述行线阵(1-1)或者列线阵(1-2)的天线单元(1-1-1或1-2-1)的带状线馈电巴伦与带状线校正网络一体化集成；
所述行线阵(1-1)和列线阵(1-2)的天线单元结构相同，只是开设的矩形槽槽口方向不同，行线阵(1-1)上的天线单元(1-1-1)包括二层基板，分别为层叠排列的第一基板(1-1-1-a)、第二基板(1-1-1-b)。第一基板(1-1-1-a)的外表面设有第一金属层(1-1-1-1)，第二基板(1-1-1-b)的内表面设有第二金属层(1-1-1-2)、外表面设有第三金属层(1-1-1-3)。第一金属层(1-1-1-1)、第三金属层(1-1-1-3)的上方均设有沿基板宽度方向周期性排列的双层频率选择表面(101)，第一金属层(1-1-1-1)、第三金属层(1-1-1-3)上的双层频率选择表面(101)的下方均设有偶极子(102)，第二金属层(1-1-1-2)上设有Marchand巴伦(103)的馈线，第一金属层(1-1-1-1)、第三金属层(1-1-1-3)上均设有Marchand巴伦(103)的地板，第一金属层(1-1-1-1)上的Marchand巴伦(103)的地板与第一金属层(1-1-1-1)上的偶极子(102)相连，第三金属层(1-1-1-3)上的Marchand巴伦(103)的地板与第三金属层(1-1-1-3)上的偶极子(102)相连，Marchand巴伦(103)的非平衡端由带状线转换成50Ω微带线(106)，50Ω微带线(106)与同轴连接器焊接，位置与收发组件的射频口位置相对应。
进一步地，所述双层频率选择表面(101)用于宽带宽角扫描阻抗匹配。
进一步地，所述行线阵(1-1)或列线阵(1-2)上相邻偶极子(102)的末端之间通过平行板贴片(104)调控相邻天线单元(1-1-1)或(1-2-1)间的互耦强度。
进一步地，所述第二基板(1-1-1-b)的第二金属层(1-1-1-2)上还设有平行板贴片(104)，平行板贴片(104)与第一金属层(1-2-1-1)、第三金属层(1-2-1-3)上的偶极子(102)的振子臂的末端部分重合。
更进一步地，所述第一基板(1-1-1-a)的第一金属层(1-1-1-1)、第二基板(1-1-1-b)的第三金属层(1-1-1-3)上均设有短路贴片(105)，短路贴片(105)的上端连接偶极子(102)的振子臂，短路贴片(105)的下端连接Marchand巴伦(103)的地板。第一基板(1-1-1-a)及第二基板(1-1-1-b)上均设有若干个金属化过孔，通过若干个金属化过孔(107)连通第一金属层(1-1-1-1)与第三金属层(1-1-1-3)的偶极子(102)的振子臂。通过若干个金属化过孔(108)连通第一金属层(1-1-1-1)与第三金属层(1-1-1-3)的Marchand巴伦(103)的地板。
更进一步地，所述一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线还包括耦合校正网络，层叠排布于第二基板(1-1-1-b)后的第三基板(1-1-1-c)以及第四基板(1-1-1-d)。第三基板(1-1-1-c)的外层设有第四金属层(1-1-1-4)，第四基板(1-1-1-d)的外层设有第五金属层(1-1-1-5)。耦合校正网络包括若干开在第三金属层(1-1-1-3)上与50Ω微带线(106)部分重合的横缝(111)以及沿水平方向设置在第四金属层(1-1-1-4)上的耦合线(110)，第五金属层(1-1-1-5)是地层。耦合线(110)的末端焊接匹配负载，始端焊接射频连接器，所述耦合校正网络位于金属反射板(2)和金属接地板(3)之间。
更进一步地，所述行线阵(1-1)上的耦合线(110-1)保持直线传输，列线阵上的耦合线(110-2)沿着第二矩形槽(1-2-S)的顶端折弯，实现行线阵(1-1)上的耦合线(110-1)与列线阵(1-2)上的耦合线(110-2)交叉走线。
更进一步地，所述行线阵(1-1)上的第一金属层(1-1-1-1)及第三金属层(1-1-1-3)上均设置第一矩形金属贴片(112-1)，在列线阵(1-2)的第一金属层(1-2-1-1)及第三金属层1-2-1-3)上均设置第二矩形金属贴片(112-2)。第一矩形金属贴片(112-1)与行线阵的平行板贴片(104)部分重叠，第二矩形金属贴片(112-2)与列线阵(1-2)的平行板贴片(104)部分重叠，通过金属化过孔(109)实现行线阵上第一金属层(1-1-1-1)上的第一矩形金属贴片(112-1)、第二金属层上的平行板贴片(104)、第三金属层(1-1-1-3)上的第一矩形金属贴片(112-1)三层的连接。通过金属化过孔(109)实现列线阵上第一金属层(1-2-1-1)上的第二矩形金属贴片(112-2)、第二金属层上的平行板贴片(104)、第三金属层(1-1-1-3)上的第二矩形金属贴片(112-2)三层的连接。
更进一步地，所述一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线还包括若干方形金属柱(113)，在十字交叉排列的天线单元的四个直角位置分别采用方形金属柱(113)连接相邻的第一矩形金属贴片(112-1)和第二矩形金属贴片(112-2)。
本发明的优点在于：
(1)本发明采用带状线结构的Marchand巴伦耦合馈电，通过金属化过孔将电磁场封闭在带状线内部，达到抑制共模谐振的目的。本发明采用两层频率选择表面作为宽带宽角扫描匹配层，达到改善阻抗匹配的目的。通过上述技术手段，本发明实现单元间距由小于高频半波长扩大到实空间不出栅瓣的理论间距，从而减小相同孔径面积内布置的阵列单元的个数，便于收发通道的布局布线，同时降低成本。
(2)本发明通过金属柱连接第一矩形金属贴片(112-1)和第二矩形金属贴片(112-2)，达到抑制环模谐振的目的。
(3)本发明改进了与天线单元一体化设计的校正网络结构，通过宽带槽缝耦合替代小孔耦合实现超宽带校正网络。行线阵(1-1)和列线阵(1-2)相互垂直插接形成双极化阵列，通过在行线阵(1-1)或者列线阵(1-2)的天线单元(1-1-1或1-2-1)上一体化集成超宽带校正网络提高阵列天线的集成度，便于阵列天线与收发组件直接盲配。与传统的天线单元与耦合校正网络分立串接的技术方案相比，节省天线馈电端口与校正耦合器之间的射频连接器，达到降低损耗，降低剖面尺寸的目的。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线的结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线的组成、排列方式示意图；
图3为本发明实施例所提供的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线的双极化单元组合方式示意图；
图4为本发明实施例所提供的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线的水平极化的天线单元1-1-1的主视图；
图5为本发明实施例所提供的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线的水平极化的天线单元1-1-1的分解说明图；
图6为本发明实施例所提供的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线的垂直极化的天线单元1-2-1的主视图；
图7为本发明实施例所提供的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线的垂直极化的天线单元1-2-1的分解说明图；
图8为本发明实施例所提供的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线的水平极化行线阵1-1集成校正网络的主视图；
图9为本发明实施例所提供的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线的水平极化的天线单元1-1-1集成校正耦合器的主视图；
图10为本发明实施例所提供的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线的水平极化的天线单元1-1-1集成校正耦合器的分解说明图；
图11为本发明实施例所提供的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线的垂直极化的天线单元1-2-1集成校正耦合器的分解说明图；
图12为本发明实施例所提供的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线的双极化集成校正网络时，水平极化行线阵1-1的主视图；
图13为本发明实施例所提供的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线的双极化集成校正网络时，垂直极化列线阵1-2的主视图；
图14为本发明实施例所提供的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线的金属贴片112-1和112-2的连接示意图；
图15为本发明实施例所提供的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线的阵中单元的有源驻波特性；
图16为本发明实施例所提供的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线的水平向32单元，垂直向周期边界，2GHz的法向方向图；
图17为本发明实施例所提供的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线的水平向32单元，垂直向周期边界，2GHz的扫描45°的方向图；
图18为本发明实施例所提供的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线的水平向32单元，垂直向周期边界，12GHz的法向方向图；
图19为本发明实施例所提供的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线的水平向32单元，垂直向周期边界，12GHz的扫描45°的方向图；
图20为本发明实施例所提供的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线的校正耦合器的耦合度、隔离度特性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对校正通路不经过阵列天线的应用场景，如采用外校正方案或者将校正开关、校正耦合器置于收发组件内部的场景，本发明提供的大间距超宽带双极化紧耦合偶极子阵列天线，如图1所示，包括双极化偶极子阵列1、反射板2、接地板3，反射板2固定设于接地板3上方，所述双极化偶极子阵列1穿过反射板2的槽缝，垂直固定在接地板3上，反射板2与接地板3之间的距离为Hg。
如图2至图3所示，双极化偶极子阵列1包括水平极化的行线阵1-1和垂直极化的列线阵1-2，所述行线阵1-1上开若干间距相等且开口向上的第一矩形槽1-1-S，第一矩形槽1-1-S的间距为Ux，所述列线阵1-2上开若干间距相等且开口向下的第二矩形槽1-2-S，第二矩形槽1-2-S的间距为Uy，行线阵1-1上的第一矩形槽1-1-S与列线阵1-2上第二矩形槽1-2-S一一对应的相互垂直地插接，形成双极化阵列，所述行线阵1-1上包括若干周期性排列的天线单元1-1-1，所述列线阵1-2上也包括若干周期性排列的天线单元1-2-1。
行线阵1-1由印刷在同一块多层微带板上的若干个如图4所示的天线单元1-1-1周期性排列而成，天线单元1-1-1间距Ux。如图5所示，所述天线单元1-1-1包括二层基板，分别为层叠排列的第一基板1-1-1-a、第二基板1-1-1-b，二层基板上对应设置三层金属图案，第一基板1-1-1-a的外层设置第一金属层1-1-1-1，第二基板1-1-1-b的内层、外层分别设置第二金属层1-1-1-2、第三金属层1-1-1-3。以下详细介绍各金属层上的金属图案，第一金属层1-1-1-1、第三金属层1-1-1-3的上方均设有沿基板宽度方向线性排列的双层频率选择表面101，双层频率选择表面101用于宽带宽角扫描阻抗匹配。第一金属层1-1-1-1、第三金属层1-1-1-3上的双层频率选择表面101的下方均设有偶极子102，第二金属层1-1-1-2上设有Marchand巴伦103的馈线，第一金属层1-1-1-1、第三金属层1-1-1-3上均设有Marchand巴伦103的地板，第一金属层1-1-1-1上的Marchand巴伦103的地板与第一金属层1-1-1-1上的偶极子102相连，第三金属层1-1-1-3上的Marchand巴伦103的地板与第三金属层1-1-1-3上的偶极子102相连，Marchand巴伦的非平衡端由带状线转换成50Ω微带线106，50Ω微带线106与同轴连接器焊接，位置与收发组件的射频口位置相对应。
所述第二金属层1-1-1-2上还设有平行板贴片104，平行板贴片104与第一金属层1-1-1-1、第三金属层1-1-1-3上的偶极子102的振子臂的末端部分重合。
所述第一金属层1-1-1-1、第三金属层1-1-1-3上均设有短路贴片105，短路贴片105的上端连接偶极子102的振子臂，短路贴片105的下端连接Marchand巴伦103的地板，第一基板1-1-1-a及第二基板1-1-1-b上均设有若干个金属化过孔，通过若干个金属化过孔连通第一金属层1-1-1-1与第三金属层1-1-1-3，图中标号107、108、109的均为金属化过孔。
列线阵1-2由印刷在同一块多层微带板上的若干个如图6所示的天线单元1-2-1周期性排列而成，列线阵1-2上的天线单元1-2-1间距Uy。如图7所示，所述列线阵1-2的天线单元1-2-1共包含二层基板，三层金属图案。三层金属图案分别记为1-2-1-1、1-2-1-2、1-2-1-3。所述列线阵1-2上的天线单元1-2-1的组成部分与上述行线阵1-1的天线单元1-1-1相同，区别在于连接器位置不同、矩形槽开口方向不同。在此对其具体结构不做赘述，具体可参考行线阵1-1的天线单元1-1-1的结构描述。需要说明的是，行线阵1-1或列线阵1-2上相邻偶极子102的末端之间通过平行板贴片104调控天线单元1-1-1间的互耦强度。
参阅图4、图6，所述行线阵1-1上的第一金属层1-1-1-1及第三金属层1-1-1-3上均设置第一矩形金属贴片112-1，在列线阵1-2的第一金属层1-2-1-1及第三金属层1-2-1-3上均设置第二矩形金属贴片112-2，第一矩形金属贴片112-1与行线阵的平行板贴片104部分重叠，第二矩形金属贴片112-2与列线阵1-2的平行板贴片104部分重叠，通过金属化过孔实现行线阵上第一金属层1-1-1-1上的第一矩形金属贴片112-1、第二金属层1-1-1-2上的平行板贴片104、第三金属层1-1-1-3上的第一矩形金属贴片112-1三层的连接，通过金属化过孔实现列线阵上第一金属层1-2-1-1上的第二矩形金属贴片112-2、第二金属层1-2-1-2上的平行板贴片104、第三金属层1-2-1-3上的第二矩形金属贴片112-2三层的连接。如图14，在十字交叉排列的天线单元的四个直角位置分别采用方形金属柱113连接相邻的第一矩形金属贴片112-1和第二矩形金属贴片112-2。通过这种方式将水平、垂直两个极化的平行板贴片104电连接达到抑制环模谐振的目的。
通常外校正的精度难达到超低副瓣的要求，超低副瓣的有源相控阵天线通常会采用内校正方案。对于频段较高的高集成有源相控阵天线，单元间距限制了收发组件每个通道所占的横向尺寸。在不牺牲功能、性能的条件下，难于在收发组件内部集成校正开关或耦合器。简单有效的解决办法是将校正通路集成在天线端。
针对每个双极化阵元对应一个收发通道，通过开关切换实现天线极化切换、收发通道分时复用的场景，本发明在上述双极化阵列天线技术方案的基础上进行扩展。双极化天线单元中的一个极化的天线单元与超宽带校正耦合器集成。以水平极化的行线阵集成超宽带校正网络进行具体说明，垂直极化的列线阵集成超宽带校正网络在结构和功能方面视作等同。如图7、图8、图9、图10所示，行线阵1-1由图5所示的二层基板扩展成四层基板，第三基板1-1-1-c、第四基板1-1-1-d层叠排布于第二基板1-1-1-b后。相应地，金属层由3层扩展成5层，第四金属层1-1-1-4设置于第三基板1-1-1-c表面，第五金属层1-1-1-5设置于第四基板1-1-1-c外表面。第三金属层1-1-1-3上与Marchand巴伦带状线106部分重合的位置设有横缝111，第四金属层1-1-1-4设为耦合线110，第五金属层1-1-1-5设为地层。耦合线110的末端焊接匹配负载，始端焊接射频连接器，所述集成超宽带校正网络位于金属反射板2和金属接地板3之间。
针对每个双极化阵元对应两个收发通道，即阵元的每个极化对应一个收发通道的场景，本发明在上述双极化阵列天线技术方案的基础上进一步扩展。列线阵1-2同样由图7所示的3层金属层扩展成图11所示的5层金属层。即双极化天线单元中的水平极化、垂直极化天线单元各集成一个超宽带校正耦合器，为了加以区分将水平极化和垂直极化上的耦合线110分别记为110-1、110-2，具体参阅图12和图13。
继续参阅图12～13，向下延长行线阵1-1的第一矩形槽1-1-S的长度，同时缩短列线阵1-2的第二矩形槽1-2-S的长度。行线阵1-1和列线阵1-2通过第一矩形槽1-1-S、第二矩形槽1-2-S十字交叉排列。行线阵1-1上的耦合线保持直线传输，列线阵上的耦合线110-2沿着第二矩形槽1-2-S的顶端折弯，实现行线阵上的耦合线110-1与列线阵上的耦合线110-2交叉走线。
由于第一矩形槽1-1-S的延长，行线阵1-1的平行板贴片104被割断，影响行线阵1-1阵中相邻天线单元1-1-1之间的强耦合。前述通过金属柱113将水平、垂直极化的平行板贴片104电连接刚好可以补偿耦合强度的影响。
以下通过具体实例介绍本发明的工作参数、结构参数等，并证明本发明的效果。
具体实例1
本实施例中所述一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线，工作频率范围2～12GHz。具体参数参见图4～7，行线阵1-1、列线阵1-2均包含三层金属层，未扩展，行线阵1-1、列线阵1-2均采用两块Taconic公司TSM微带板压合，粘接片采用厚度0.1mm的FR-28。所选TSM微带板厚度tsub＝0.254mm。在水平极化的天线单元1-1-1的1-1-1-1、1-1-1-3层分别增加金属片112-1，且112-1与平行板贴片104通过金属化孔连接；在垂直极化的天线单元1-2-1的1-2-1-1、1-2-1-3层分别增加金属片112-2，且112-2与平行板贴片104通过金属化孔连接。在十字交叉排列的双极化单元的四个直角位置分别采用方形金属柱113连接相邻的112-1和112-2。金属片112-1、112-2的长度分别为Lct1＝0.6mm、Lct2＝2mm，宽度均为Wct＝0.55mm。优选的结构参数如表1所示。
表1 结构参数列表
参阅图15，本实施例阵中单元有源驻波随频率变化曲线，法向、E面扫描45°、D面扫描45°状态的驻波小于3，H面扫描45°状态的驻波小于3.5。图16～17以及图18～19为水平向32个单元，垂直向周期边界，等幅同相条件下的阵列方向图。由图可见，交叉极化电平小于-30dB。
具体实例2
本实施例在实例1的基础上扩展对水平极化的天线单元1-1-1进行扩展，垂直极化的天线单元1-2-1同实例1。参见图8～10，水平极化的天线单元1-1-1由三层金属片扩展到五层金属片，超宽带校正网络印刷在厚度为tsub1＝0.254mm的两块Taconic TSM微带板上，所有微带板的粘接片均采用厚度0.1mm的FR-28。耦合传输线宽度Wsd＝0.3mm，槽尺寸为Lh1＝0.5mm，Wh1＝0.15mm，Lh2＝2.0mm，Wh2＝0.4mm。
参阅图20，校正网络的耦合度在-36dB～-30dB之间，方向性优于14dB。
具体实例3
本实施例在实例2的基础上进一步扩展，垂直极化的天线单元1-2-1也扩展为5层。参阅图11～14，水平极化的天线单元1-1-1、垂直极化单元1-2-1均由三层金属片扩展到五层金属片，校正耦合线印刷在厚度为tsub1＝0.254mm的两块Taconic TSM微带板上，所有微带板的粘接片均采用厚度0.1mm的FR-28。耦合传输线宽度Wsd＝0.3mm，槽尺寸为Lh1＝0.5mm，Wh1＝0.15mm，Lh2＝2.0mm，Wh2＝0.4mm。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线，其特征在于，包括双极化偶极子阵列(1)、反射板(2)、接地板(3)，反射板(2)固定设于接地板(3)上方，所述双极化偶极子阵列(1)穿过反射板(2)的槽缝，垂直固定在接地板(3)上，双极化偶极子阵列(1)包括水平极化的行线阵(1-1)和垂直极化的列线阵(1-2)，所述行线阵(1-1)上开若干间距相等且开口向上的第一矩形槽(1-1-S)，所述列线阵(1-2)上开若干间距相等且开口向下的第二矩形槽(1-2-S)，行线阵(1-1)上的第一矩形槽(1-1-S)与列线阵(1-2)上第二矩形槽(1-2-S)一一对应的相互垂直地插接，形成双极化阵列，所述行线阵(1-1)上包括若干周期性排列的天线单元(1-1-1)，所述列线阵(1-2)上也包括若干周期性排列的天线单元(1-2-1)，所述行线阵(1-1)或者列线阵(1-2)与集成超宽带校正网络一体化集成；
所述行线阵(1-1)和列线阵(1-2)的天线单元结构相同，只是开设的矩形槽槽口方向不同，行线阵(1-1)上的天线单元(1-1-1)包括二层基板，分别为层叠排列的第一基板(1-1-1-a)、第二基板(1-1-1-b)，第一基板(1-1-1-a)的外表面设有第一金属层(1-1-1-1)，第二基板(1-1-1-b)的内表面设有第二金属层(1-1-1-2)、外表面设有第三金属层(1-1-1-3)，第一金属层(1-1-1-1)、第三金属层(1-1-1-3)的上方均设有沿基板宽度方向周期性排列的双层频率选择表面(101)，第一金属层(1-1-1-1)、第三金属层(1-1-1-3)上的双层频率选择表面(101)的下方均设有偶极子(102)，第二金属层上设有Marchand巴伦(103)的馈线，第一金属层(1-1-1-1)、第三金属层(1-1-1-3)上均设有Marchand巴伦(103)的地板，第一金属层(1-1-1-1)上的Marchand巴伦(103)的地板与第一金属层(1-1-1-1)上的偶极子(102)相连，第三金属层(1-1-1-3)上的Marchand巴伦(103)的地板与第三金属层(1-1-1-3)上的偶极子(102)相连，Marchand巴伦(103)的非平衡端由带状线转换成50Ω微带线(106)，50Ω微带线(106)与同轴连接器焊接，位置与收发组件的射频口位置相对应。
2.根据权利要求1所述的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线，其特征在于，所述双层频率选择表面(101)用于宽带宽角扫描阻抗匹配。
3.根据权利要求1所述的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线，其特征在于，所述行线阵(1-1)或列线阵(1-2)上相邻偶极子(102)的末端之间通过平行板贴片(104)调控天线单元(1-1-1、1-2-1)间的互耦强度。
4.根据权利要求3所述的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线，其特征在于，所述第二基板(1-1-1-b)的第二金属层(1-1-1-2)上设置平行板贴片(104)，平行板贴片(104)与第一金属层(1-2-1-1)、第三金属层(1-2-1-3)上的偶极子(102)的振子臂的末端部分重合。
5.根据权利要求4所述的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线，其特征在于，所述第一基板(1-1-1-a)的第一金属层(1-1-1-1)、第二基板(1-1-1-b)的第三金属层(1-1-1-3)上均设有短路贴片(105)，短路贴片(105)的上端连接偶极子(102)的振子臂，短路贴片(105)的下端连接Marchand巴伦(103)的地板，第一基板(1-1-1-a)及第二基板(1-1-1-b)上均设有若干个金属化过孔，通过若干个金属化过孔(107)连通第一金属层(1-1-1-1)与第三金属层(1-1-1-3)的偶极子(102)的振子臂，通过若干个金属化过孔(108)连通第一金属层(1-1-1-1)与第三金属层(1-1-1-3)的Marchand巴伦(103)的地板。
6.根据权利要求5所述的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线，其特征在于，还包括耦合校正网络，层叠排布于第二基板(1-1-1-b)后的第三基板(1-1-1-c)以及第四基板(1-1-1-d)，第三基板(1-1-1-c)的外层设有第四金属层(1-1-1-4)，第四基板(1-1-1-d)的外层设有第五金属层(1-1-1-5)，耦合校正网络包括若干开在第三金属层(1-1-1-3)上与Marchand巴伦带状线(106)部分重合的横缝(111)以及沿水平方向设置在第四金属层(1-1-1-4)上的耦合线(110)，第五金属层(1-1-1-5)是地层，耦合线(110)的末端焊接匹配负载，始端焊接射频连接器，所述耦合校正网络位于金属反射板(2)和金属接地板(3)之间。
7.根据权利要求6所述的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线，其特征在于，所述行线阵(1-1)上的耦合线(110-1)保持直线传输，列线阵上的耦合线(110-2)沿着第二矩形槽(1-2-S)的顶端折弯，实现行线阵(1-1)上的耦合线(110-1)与列线阵(1-2)上的耦合线(110-2)交叉走线。
8.根据权利要求7所述的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线，其特征在于，所述行线阵(1-1)上的第一金属层(1-1-1-1)及第三金属层(1-1-1-3)上均设置第一矩形金属贴片(112-1)，在列线阵(1-2)的第一金属层(1-2-1-1)及第三金属层1-2-1-3)上均设置第二矩形金属贴片(112-2)，第一矩形金属贴片(112-1)与行线阵的平行板贴片(104)部分重叠，第二矩形金属贴片(112-2)与列线阵(1-2)的平行板贴片(104)部分重叠，通过金属化过孔(109)实现行线阵上第一金属层(1-1-1-1)上的第一矩形金属贴片(112-1)、第二金属层上的平行板贴片(104)、第三金属层(1-1-1-3)上的第一矩形金属贴片(112-1)三层的连接，通过金属化过孔(109)实现列线阵上第一金属层(1-2-1-1)上的第二矩形金属贴片(112-2)、第二金属层上的平行板贴片(104)、第三金属层(1-1-1-3)上的第二矩形金属贴片(112-2)三层的连接。
9.根据权利要求8所述的一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线，其特征在于，还包括若干方形金属柱(113)，在十字交叉排列的天线单元的四个直角位置分别采用方形金属柱(113)连接相邻的第一矩形金属贴片(112-1)和第二矩形金属贴片(112-2)。
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