CN114883816A - 一种微带阵列天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微带阵列天线，包括多条串馈线阵和不等功分并馈网络，不等功分并馈网络的输入端与馈电端连接，不等功分并馈网络的输出端与各条串馈线阵输入端连接。本发明通过设置不等功分并馈网络，使得各条串馈线阵的馈入端激励幅度实现从中心向两端的锥销分布，以便于实现低副瓣，提高微带阵列天线的性能。
Description
技术领域
本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种微带阵列天线。
背景技术
目前的信标天线多采用喇叭天线，由于喇叭天线的副瓣电平高，副瓣抑制困难，进而影响天线的性能。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微带阵列天线，能够实现天线的低副瓣，进而提高微带阵列天线的使用性能。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
本申请实施例提供一种微带阵列天线，包括：
多条串馈线阵和不等功分并馈网络，不等功分并馈网络的输入端与馈电端连接，不等功分并馈网络的输出端与各条串馈线阵输入端连接。
在一些实施例中的微带阵列天线，不等功分并馈网络包括一级功分器和二级功分器，一级功分器的输入端与馈电端连接，二级功分器的输入端与一级功分器的输出端连接，二级功分器的输出端与各条串馈线阵连接。
在一些实施例中的微带阵列天线，一级功分器包括第一功分器，第一功分器的输入端与馈电端连接，第一功分器的输出端与二级功分器连接。
在一些实施例中的微带阵列天线，第一功分器为一分二的等功率分配器。
在一些实施例中的微带阵列天线，二级功分器包括第二功分器和第三功分器，第二功分器的输入端与第一功分器的一输出端连接，第三功分器的输入端与第一功分器的另一输出端连接，第二功分器的输出端与对应的串馈线阵连接，第三功分器的输出端与对应的串馈线阵连接。
在一些实施例中的微带阵列天线，第二功分器和第三功分器为一分二的不等功率分配器。
在一些实施例中的微带阵列天线，多条串馈线阵的结构相同且平行设置。
在一些实施例中的微带阵列天线，每条串馈线阵包括微带传输线以及按照相同间距通过微带传输线连接的多个阵元。
在一些实施例中的微带阵列天线，各条串馈线阵中，阵元中沿着垂直于排列方向的尺寸从中间往两边逐渐减小，且阵元整体以垂直于排列方向为对称结构。
在一些实施例中的微带阵列天线，间距为半介质波长。
在一些实施例中的微带阵列天线，同一串馈线阵中各阵元的激励幅度满足泰勒分布。
在一些实施例中的微带阵列天线，每个阵元沿着平行于排列方向的尺寸为半介质波长。
相较于现有技术，本发明提供了一种微带阵列天线，通过设置不等功分并馈网络，使得各条串馈线阵的馈入端激励幅度实现从中心向两端的锥销分布，以便于实现低副瓣，提高微带阵列天线的性能。
附图说明
图1为本发明提供的微带阵列天线的结构框图。
图2为本发明提供的微带阵列天线的立体结构图。
图3为本发明提供的微带阵列天线的不等功分并馈网络的结构图。
图4为本发明提供的微带阵列天线中多条串馈线阵的示意图。
图5为本发明提供的微带阵列天线中单条串馈线阵的示意图。
图6为本发明提供的图4中的微带阵列天线对应的辐射方向图。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种微带阵列天线，能够实现天线的低副瓣，进而提高微带阵列天线的使用性能。
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请一并参阅图1和图2，本发明提供一种微带阵列天线，包括介质基板10、第一金属板和第二金属板。介质基板10包括相对的第一表面和第二表面，其中，第一金属层为接地层设置于介质基板10的第一表面；第二金属层设置于第二表面，第二金属层包括多条串馈线阵122和不等功分并馈网络121，多条串馈线阵122的结构相同且平行设置，不等功分并馈网络121与多条串馈线阵122连接形成面阵。
其中，不等功分并馈网络121的输入端与馈电端连接，不等功分并馈网络121的输出端与各条串馈线阵122输入端连接。本实施例中通过设置不等功分并馈网络121为各条串馈线阵122提供激励信号，使得输入至各个串馈线阵122的射频输入功率值呈泰勒分布，各条串馈线阵122的馈入端激励幅度实现从中心向两端的锥销分布，以便于实现低副瓣，提高微带阵列天线的性能。
具体实施时，不等功分并馈网络121包括一级功分器1211和二级功分器1212，一级功分器1211的输入端与馈电端连接，二级功分器1212的输入端与一级功分器1211的输出端连接，二级功分器1212的输出端与各条串馈线阵122连接。具体地，其中一级功分器1211用于将馈电端的射频输入信号依据等功率分配至二级功分网络，二级功分网络用于将一级功分网络输出的射频输入信号依据不等功率分配至各个串馈线阵122，使得输入至各个串馈线阵122的射频输入功率值呈泰勒分布，在实现对各串馈线阵122进行并联馈电的同时，能够使得各条串馈线阵122的馈入端激励幅度实现从中心向两端的锥销分布，进而压低微带阵列天线的副瓣电平。
进一步地，请参阅图3，一级功分器1211包括第一功分器21，第一功分器21的输入端与馈电端连接，第一功分器21的输出端与二级功分器1212连接。本实施例中的第一功分器21为等功率分配器。
在一些实施例中，第一功分器21为一分二的功率分配器，将一路输入分为两路输出。那么本实施例中的二级功分器1212则可以设置两个功分器，二级功分器1212包括第二功分器22和第三功分器23，第二功分器22的输入端与第一功分器21的一输出端连接，第三功分器23的输入端与第一功分器21的另一输出端连接，第二功分器22的输出端与对应的串馈线阵122连接，第三功分器23的输出端与对应的串馈线阵122连接。
在一些实施例中，第二功分器22和第三功分器23均为一分二的不等功率分配器。本实施例中一分二的第二功分器22的两个输出端可连接两路串馈线阵122，一分二的第三功分器23的两个输出端也连接两路串馈线阵122。四条串馈线阵122的结构相同且平行设置，相邻两条串馈线阵122之间的距离可以在半波长和一个波长之间选取。其中，由第一功分器21、第二功分器22和第三功分器23形成的不等功分并馈网络121的合路端采用三阶威尔金森宽带功分网络设计，以实现拓宽输入端阻抗的频带特性。并且，威尔金森并馈网络的设置能够提高各串馈线阵122之间的隔离度，使得各串馈线阵122之间的相位和激励幅度易于控制，有利于降低副瓣。
进一步地，请参阅图4，每条串馈线阵122包括微带传输线1221以及按照相同间距通过微带传输线1221连接的多个阵元1222。其中，阵元1222中与微带传输天线垂直的边为辐射边，而与微带传输线1221平行的边为谐振边。也即每条串馈线阵122中的相邻阵元1222的间距是相等的，本实施例中的间距可以设置为半介质波长，实现每个阵元1222的相位差为2π，也即同相激励。其中，本实施例中的阵元1222可以设置为4个，在设置4条阵列的情况下形成4*4的面阵。
进一步地，请一并参阅图5，每个阵元1222中设置有用于连接微带传输线1221的凹槽31，其中，每条串馈线阵122中靠近不等功分并馈网络121的第一个阵元1222中设置有一个凹槽31，每条串馈线阵122中远离不等功分并馈网络121的最后一个阵元1222中同样也设置有一个凹槽31，而位于第一个阵元1222和最后一个阵元1222之间的其他阵元1222均设置有两个凹槽31。其中，该凹槽31可以是矩形槽。
进一步地，各条串馈线阵122中，阵元1222中沿着垂直于排列方向的尺寸从中间往两边逐渐减小，且阵元1222整体以垂直于排列方向为对称结构。而阵元1222中沿着平行于排列方向的尺寸相等，具体可以设置为半介质波长。本实施例中同一串馈线阵122中的各阵元1222的有效辐射面积自串馈线阵122的中部对称地向两端逐渐递减，以便于控制同一串馈线阵122中各阵元1222的激励幅度满足泰勒分布，实现对串馈线阵122中激励幅度地有效控制，降低副瓣抑制的难度。
具体对于4*4的微带阵列天线对应的辐射方向图如图6所示，其中，副瓣电平为-19dB，前后比为26.9dB。
进一步地，本实施例中的介质基板10为FR4介质板，相对于采用普通高频PCB板而言，能够降低成本。本实施例中的介质基板10的厚度为1.6mm，长度和宽度均为120mm。
其中，本实施例中的阵元1222与介质基板10上第二表面的接地层构成辐射缝，此时的接地层相当于充当一反射面，使得微带阵列天线能够实现定向辐射。相对于喇叭天线的全向辐射而言，定向辐射使能量朝有用的方向辐射，不利的方向减少辐射，以便于提高微带阵列天线作为信标天线的使用性能。
本发明中的微带阵列天线通过控制阵元的辐射边宽度实现串馈泰勒分布和不等功分控制并联馈电泰勒分布，能够使得各串馈线阵之间的隔离度高，相位和激励幅度易于控制，实现方向图低副瓣、高前后比、主瓣边缘陡峭和主瓣剪切下降的效果，进而提高微带阵列天线的使用性能。
综上，本发明提供的一种微带阵列天线，包括多条串馈线阵和不等功分并馈网络，不等功分并馈网络的输入端与馈电端连接，不等功分并馈网络的输出端与各条串馈线阵输入端连接。本发明通过设置不等功分并馈网络，使得各条串馈线阵的馈入端激励幅度实现从中心向两端的锥销分布，以便于实现低副瓣，提高微带阵列天线的性能。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (12)
1.一种微带阵列天线，其特征在于，包括：
多条串馈线阵和不等功分并馈网络，所述不等功分并馈网络的输入端与馈电端连接，所述不等功分并馈网络的输出端与各条所述串馈线阵输入端连接。
2.根据权利要求1所述的微带阵列天线，其特征在于，所述不等功分并馈网络包括一级功分器和二级功分器，所述一级功分器的输入端与所述馈电端连接，所述二级功分器的输入端与所述一级功分器的输出端连接，所述二级功分器的输出端与各条所述串馈线阵连接。
3.根据权利要求2所述的微带阵列天线，其特征在于，所述一级功分器包括第一功分器，所述第一功分器的输入端与所述馈电端连接，所述第一功分器的输出端与所述二级功分器连接。
4.根据权利要求3所述的微带阵列天线，其特征在于，所述第一功分器为一分二的等功率分配器。
5.根据权利要求4所述的微带阵列天线，其特征在于，所述二级功分器包括第二功分器和第三功分器，所述第二功分器的输入端与第一功分器的一输出端连接，所述第三功分器的输入端与所述第一功分器的另一输出端连接，所述第二功分器的输出端与对应的所述串馈线阵连接，所述第三功分器的输出端与对应的所述串馈线阵连接。
6.根据权利要求5所述的微带阵列天线，其特征在于，所述第二功分器和第三功分器为一分二的不等功率分配器。
7.根据权利要求1-6任一项所述的微带阵列天线，其特征在于，多条所述串馈线阵的结构相同且平行设置。
8.根据权利要求7所述的微带阵列天线，其特征在于，每条所述串馈线阵包括微带传输线以及按照相同间距通过所述微带传输线连接的多个阵元。
9.根据权利要求8所述的微带阵列天线，其特征在于，各条所述串馈线阵中，所述阵元中沿着垂直于排列方向的尺寸从中间往两边逐渐减小，且所述阵元整体以垂直于排列方向为对称结构。
10.根据权利要求8所述的微带阵列天线，其特征在于，所述间距为半介质波长。
11.根据权利要求9所述的微带阵列天线，其特征在于，同一所述串馈线阵中各阵元的激励幅度满足泰勒分布。
12.根据权利要求9所述的微带阵列天线，其特征在于，每个所述阵元沿着平行于排列方向的尺寸为半介质波长。
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