CN115275555B - 一种集成于天线的超宽带定向耦合器 - Google Patents

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    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support

Abstract

本发明公开了一种集成于天线的超宽带定向耦合器，该耦合器由天线金属骨架、SMP射频连接器、SMA射频连接器、SMA负载、天线与耦合器一体化集成印制板、金属盖板构成，其中：天线与耦合器一体化集成印制板安装于天线金属骨架上，SMP射频连接器安装于天线金属骨架并与天线与耦合器一体化集成印制板的天线馈电层接触连接；SMA连接器、SMA负载安装于天线金属骨架并与天线与耦合器一体化集成印制板的耦合传输层接触连接；金属上盖板可将天线与耦合器一体化集成印制板固定于天线金属骨架。本发明工作频带宽、占用空间小，可在保证天线正常工作的情况下将天线的射频信号定向耦合至信号处理模块。

Description

一种集成于天线的超宽带定向耦合器
技术领域
本发明涉及雷达电子战天线技术，具体涉及一种集成于天线的超宽带定向耦合器。
背景技术
相控阵天线的波束形成取决于阵面每个通道的幅度和相位，因此在实际工作过程中，对相控阵面中每个通道进行实时校准是十分必要的。为实现这一功能，需要从每个通道得到表征其幅度和相位的监测信号，同时需保证辐射单元性能良好。监测通道信号通过定向耦合的方法得到，因此定向耦合器的耦合度、驻波等指标十分重要。宽带定向耦合器的耦合端与隔离端距离约为低频对应波长四分之一，在有限空间内要将超宽带天线与耦合器集成设计并实现其良好性能是十分困难的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具备宽频带、与天线一体化集成设计的定向耦合器，并且该耦合器占用空间小，能够安装于受限空间。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种集成于天线的超宽带定向耦合器，该耦合器由天线金属骨架、SMP射频连接器、SMA射频连接器、SMA负载、天线与耦合器一体化集成印制板、金属盖板构成；所述天线与耦合器一体化集成印制板从前方安装于天线金属骨架上；所述SMP射频连接器固定于天线金属骨架并与天线与耦合器一体化集成印制板的第四印制层接触连接；所述SMA连接器、SMA负载通过螺钉分别固定于天线金属骨架左右侧边并与天线与耦合器一体化集成印制板的第二印制层接触连接；所述金属盖板从上方与天线与耦合器一体化集成印制板接触，通过沉头螺钉固定于天线金属骨架上。
进一步地，所述天线与耦合器一体化集成印制板由第一印制层、第一介质层、第二印制层、第二介质层、第三印制层、第三介质层、第四印制层、第四介质层、第五印制层在高温情况下通过半固化片粘接组合而成。
进一步地，所述天线金属骨架、金属盖板采用的材料为6061铝。
进一步地，所述印制第一层、介质第一层、介质第二层的宽度约为2λ/3，λ为中心频率对应的波长。
进一步地，所述印制第三层的耦合孔近似为圆形，通过这种设置可以获得更好的耦合度和更宽的工作频带。
进一步地，所述印制第二层为周期型折线，可以通过这种设置进行多个单元的级联。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)实现的工作频带宽，相对带宽达100％；(2)在不影响天线性能的情况下将天线射频信号定向耦合至信号处理模块，实现了相控阵通道信号实时监测的功能；(3)耦合器宽度约为中心频率波长的三分之二，占用空间小。
附图说明
图1为本发明的三维结构示意图。
图2为本发明天线与耦合器一体化集成印制板、SMP射频连接器、SMA连接器、SMA负载与天线金属骨架安装示意图。
图3为本发明金属盖板安装示意图。
图4为本发明天线与耦合器一体化集成印制板爆炸图。
图5为本发明实施例的典型耦合度图。
图6为本发明实施例的典型驻波图。
图中，1.天线金属骨架；2.SMP射频连接器；3.SMA射频连接器；4.SMA负载；5.天线与耦合器一体化集成印制板；6.金属盖板；7.第一印制层；8.第一介质层；9.第二印制层；10.第二介质层；11.第三印制层；12.第三介质层；13.第四印制层；14.第四介质层；15.第五印制层。
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。
本发明一种集成于天线的超宽带定向耦合器，如图1所示，由天线金属骨架1、SMP射频连接器2、SMA射频连接器3、SMA负载4、天线与耦合器一体化集成印制板5、金属盖板6构成。
如图2所示，天线与耦合器一体化集成印制板5从前方安装于天线金属骨架1根部；SMP射频连接器2通过螺纹固定于天线金属骨架1并与天线与耦合器一体化集成印制板5的第四印制层13接触连接；SMA连接器3、SMA负载4通过螺钉分别固定于天线金属骨架1左右侧边并与天线与耦合器一体化集成印制板5的第二印制层9接触连接。
如图3所示，金属盖板6从上方与天线与耦合器一体化集成印制板5接触，通过沉头螺钉固定于天线金属骨架1上。
如图4所示，天线与耦合器一体化集成印制板5由第一印制层7、第一介质层8、第二印制层9、第二介质层10、第三印制层11、第三介质层12、第四印制层13、第四介质层14、第五印制层15在高温情况下通过半固化片粘接组合而成。
具体实施中，相应的结构设置也包括：
天线金属骨架1、金属盖板6材料为6061铝，机械强度和加工性能好，表面电镀后可耐腐蚀和氧化，可靠性高。
较佳地，印制第一层7、介质第一层8、介质第二层10的宽度约为2λ/3(λ为中心频率对应的波长)。
较佳地，印制第三层11的耦合孔近似为圆形，通过这种设置可以获得更好的耦合度和更宽的工作频带。
特别地，印制第二层9为周期型折线，可以通过这种设置进行多个单元的级联。
如图5～图6所示，通过测试，在f0～3f0的频带范围内耦合度近似于斜线，符合工程上对定向耦合器耦合度的要求，并且频带内驻波小于2，符合工程上对天线驻波的要求。
综上所述，本发明工作频带宽、占用空间小，可在保证天线正常工作的情况下将天线的射频信号定向耦合至信号处理模块，为设备实现内监测功能提供了重要途径，适合舰载、机载等平台的有源相控阵天线使用。
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本申请范围的限制。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，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种集成于天线的超宽带定向耦合器，其特征在于，包括天线金属骨架(1)、SMP射频连接器(2)、SMA射频连接器(3)、SMA负载(4)、天线与耦合器一体化集成印制板(5)、金属盖板(6)；所述天线与耦合器一体化集成印制板(5)从前方安装于天线金属骨架(1)根部；所述SMP射频连接器(2)通过螺纹固定于天线金属骨架(1)并与天线与耦合器一体化集成印制板(5)的第四印制层(13)接触连接；所述SMA射频连接器(3)、SMA负载(4)通过螺钉分别固定于天线金属骨架(1)侧边并与天线与耦合器一体化集成印制板(5)的第二印制层(9)接触连接；所述金属盖板(6)从上方与天线与耦合器一体化集成印制板(5)接触，通过沉头螺钉固定于天线金属骨架(1)上；
所述天线与耦合器一体化集成印制板(5)由第一印制层(7)、第一介质层(8)、第二印制层(9)、第二介质层(10)、第三印制层(11)、第三介质层(12)、第四印制层(13)、第四介质层(14)、第五印制层(15)粘接组合而成；
所述印制第一层(7)、介质第一层(8)、介质第二层(10)的宽度为2λ/3，λ为中心频率对应的波长；
所述第三印制层(11)上耦合孔为圆形；
所述第二印制层(9)为周期型折线。
2.根据权利要求1所述的集成于天线的超宽带定向耦合器，其特征在于，所述天线金属骨架(1)、金属盖板(6)采用的材料为6061铝。
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