CN115458920A - 一种用于双极化非平面辐射体的并行馈电结构及组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于双极化非平面辐射体的并行馈电结构及组件，馈电结构包括辐射体、馈电片和连接器，馈电片的一端与辐射体法向垂直连接，连接器通过传输线与馈电片连接；馈电组件包括基座和、垂直极化馈电片、垂直极化辐射体、水平极化馈电片和水平极化辐射体，垂直极化馈电片与水平极化馈电片相背设在基座两侧，水平极化馈电片与水平极化辐射体垂直连接，水平极化辐射体与垂直极化辐射体正交，垂直极化馈电片与垂直极化辐射体之间垂直连接，且与水平极化馈电片呈平行结构。本发明通过扭转辐射单元端口处馈电方向，将互相正交的双极化馈电结构改进为互相平行的馈电结构，解决了安装空间干涉及结构复杂的问题。
Description
技术领域
本发明涉及天线工程技术领域，特别涉及一种用于双极化非平面辐射体的并行馈电结构及组件。
背景技术
为了满足现代电子战需求，飞机、导弹、卫星等各种载体平台上均布置了大量传感器天线，用以实现通信、侦察、干扰、告警和导航支援等任务。按照传统模式，辐射体大多为规则平面结构，与平台外形不一致，造成安装平台上到处是鼓包，影响了气动外形，因此需要根据飞机外形设计非平面辐射体，减小对飞机气动的影响。此外，为了保证在机动载体上收到信号，相对于单极化天线，正交双极化天线可最大程度上增强天线对电磁波极化信息的获取，避免信号的丢失。因此非平面的双极化辐射体在高速运行载体平台上具有良好的工程应用前景。
目前，常见的非平面辐射体多为共形微带贴片天线，例如2011年InternationalJournal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering的文献《A dual-polarizedcylindrical conformal array antenna suitable for unmanned aerial vehicles》中介绍的双极化圆柱阵，辐射面和馈电网络共面，共形于圆柱表面。该种形式的馈电结构只能用于窄带情况，且在某些频点上，馈电结构会参与辐射，影响天线辐射性能。
2020年IEEE Antenna and Wireless Propagation Letters的文献《A broadbanddual-polarized notch-band antenna for 2/3/4/5G base station》中介绍的双极化天线利用垂直于辐射体的馈电网络进行馈电，两个馈电板正交交叉放置，对双极化辐射体进行馈电。该种馈电结构不会对天线辐射性能造成影响，但正交的馈电结构对加工、装配精度要求高，且只能应用到平面结构中。当将平面结构的馈电形式应用到非平面辐射体上时，则会出现以下问题：
1、极化方向不同的馈电片方向与曲面外形相关，且两者相互正交，形成三维立体结构，用于固定馈电片的支撑体结构复杂，不易加工和装配；
2、当辐射体有一维曲率半径较小，且在该维上分布多个单元时，多个馈电结构或者连接器在结构上会发生干涉；
3、当需要提高天线增益或曲率半径较小一维上方向图有赋形需求时，则需要多元合成。
如上所述，针对现有非平面辐射体馈电结构复杂、存在干涉及无法实现俯仰合成的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种用于双极化非平面辐射体的并行馈电结构及组件，通过扭转辐射单元端口处馈电方向，将互相正交的双极化馈电结构改进为互相平行的馈电结构，解决了安装空间干涉及结构复杂的问题。
改进后的结构可安装于曲率半径较小载体平台的双极化阵列天线中，进而解决双极化多元合成网络的一体化集成问题。
本发明提供了一种用于双极化非平面辐射体的并行馈电结构，安装于曲率半径较小平台，具体技术方案如下：
包括辐射体、馈电片和连接器；
所述馈电片的一端与辐射体法向垂直连接；
所述连接器通过传输线与所述馈电片连接。
馈电结构和传输线一体化设计，能够将天线对外电气接口扩展到结构上所需位置，便于和其它模块进行互联。
本发明提供了一种用于双极化非平面辐射体的并行馈电组件，具体技术方案如下：
包括基座和馈电结构；
所述馈电结构包括垂直极化馈电片、垂直极化辐射体、水平极化馈电片和水平极化辐射体，所述垂直极化馈电片与所述水平极化馈电片相背设在所述基座两侧；
所述水平极化馈电片与所述水平极化辐射体垂直连接，所述水平极化辐射体与所述垂直极化辐射体正交，所述垂直极化馈电片与所述垂直极化辐射体之间垂直连接，且与所述水平极化馈电片呈平行结构。
进一步的，所述馈电结构采用带状线-微带线-平行双线的连接结构，实现结构上的接口位置延伸及电气性能的阻抗匹配和平衡-不平衡转换。
进一步的，所述馈电结构为两级一分二功分器结构，所述第一级功分器为威尔金森功分器，第二级功分器对信号进行扩展功分。
进一步的，所述馈电结构通过焊片与所述基座进行焊接式连接，实现馈电结构的良好接地。
本发明的有益效果如下：
1、本发明所采用一体化集成馈电结构，在安装于曲率半径较小平台时，沿辐射体法向方向向内，空间逐渐变小，连接器将存在干涉，本发明将馈电结构和传输线一体化设计，可将天线对外电气接口扩展到结构上所需位置，便于和其他模块进行互联。
2、本发明所采用的馈电结构可实现曲率半径较小一维的双极化多路合成，将馈电结构扭转后，两个不同极化方向的馈电片互相平行，相隔半个阵元间距，各用一块印制板。每块印制板均可实现俯仰面多路合成，同时调整馈线长短还可起到延迟线的作用，可根据波束偏转的需要进行配置，实现方向图赋形。
3、本发明所采用的馈电结构使得两个不同极化方向的馈电片相互平行，使馈电结构在空间内互不干涉，且结构简单，易于装配，同时可通过垂直互联方式将两个极化馈电片过渡到一块馈电片上，由于两个极化的馈电片互相平行，在结构上可通过金属化过孔或垂直互联的绝缘子将两个极化的馈电结构集成到同一块印制板上进行合成，输出其他极化信号等。
附图说明
图1是本发明的一体化集成馈电结构示意图；
图2是本发明的馈电组件结构示意图；
图3是本发明的双极化馈电结构示意图；
图4是本发明的平行馈电结构示意图。
附图标记说明：辐射体1、馈电片2、连接器3、垂直极化馈电片4、垂直极化辐射体5、水平极化馈电片6、水平极化辐射体7。
具体实施方式
在下面的描述中对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做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。
实施例1
本发明的实施例1公开了一种用于双极化非平面辐射体1的并行馈电结构，安装于曲率半径较小平台，如图1所示，所述馈电结构具体如下：
所述馈电结构包括辐射体1、馈电片2和连接器3；
所述馈电片2的一端与辐射体1法向垂直连接；
所述连接器3通过传输线与所述馈电片2连接。
结合图1所示，在安装于曲率半径较小平台时，沿辐射面法向方向向内，空间逐渐变小，连接器3将存在干涉，将馈电结构和传输线一体化设计，能够将天线对外电气接口扩展到结构上所需位置，便于和其他模块进行互联。
实施例2
本发明的实施例2基于上述实施例1公开了一种用于双极化非平面辐射体1的并行馈电组件，通常的双极化天线阵的馈电结构互相正交，如图4所示，本实施例通过对其中一个极化进行馈电方向扭转，使其馈电片2平面扭转到与正交极化平行的方向，进而实现两个极化的平行共面设计，具体如下。
如图2所示，本实施例中，所述馈电组件的具体结构如下：
所述馈电组件包括基座和馈电结构，其中，所述馈电结构采用上述实施例1所述的馈电结构。
本实施例中，所述馈电结构包括垂直极化馈电片4、若干垂直极化辐射体5、水平极化馈电片6和若干水平极化辐射体7，所述垂直极化馈电片4与所述水平极化馈电片6相背设在所述基座两侧；
所述水平极化馈电片6与所述水平极化辐射体7垂直连接，所述水平极化辐射体7与所述垂直极化辐射体5正交，所述垂直极化馈电片4与所述垂直极化辐射体5之间垂直连接，且与所述水平极化馈电片6呈平行结构；
所述水平极化辐射体7设在各所述垂直极化辐射体5间隔之间，间隔的所述垂直极化辐射体5均等。
如图3所示，本实施例中，所述馈电结构采用带状线-微带线-平行双线的连接结构，实现结构上的接口位置延伸及电气性能的阻抗匹配和平衡-不平衡转换；
具体的，为了将馈电端口延伸至结构上所需位置，以便与其它组件进行互联，在所述基座内利用带状线进行传输，以减小相邻两个所述基座形成的腔体对传输线造成的影响。
具体的，所述馈电结构为两级一分二功分器结构，所述第一级功分器为威尔金森功分器，将一路50Ω信号分为两路50Ω信号；第二级功分器直接将一路50Ω信号分为两路100Ω信号，可以更方便的实现与辐射面端口处的阻抗匹配，通过采用两级一分二功分器对天线进行馈电，实现了俯仰四元合成效果。
在实际中，天线辐射体为大曲率非平面结构，俯仰面上每个单元的法向各不相同，可通过设计馈电结构第二级功分器后的每条支路馈线长度，利用馈线长度的差异对不同位置的辐射单元馈入不同的相位差，利用馈线实现波束偏转，将波束调整至所需要方向。
本实施例中，为了实现馈电结构的良好接地，所述馈电结构通过焊片与所述基座焊接式连接。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (5)
1.一种用于双极化非平面辐射体的并行馈电结构，安装于曲率半径较小平台，其特征在于，包括辐射体、馈电片和连接器；
所述馈电片的一端与辐射体法向垂直连接；
所述连接器通过传输线与所述馈电片连接。
2.一种用于双极化非平面辐射体的并行馈电组件，其特征在于，所述馈电组件包括基座和馈电结构，所述馈电结构采用权利要求1所述的馈电结构；
所述馈电结构包括垂直极化馈电片、垂直极化辐射体、水平极化馈电片和水平极化辐射体，所述垂直极化馈电片与所述水平极化馈电片相背设在所述基座两侧；
所述水平极化馈电片与所述水平极化辐射体垂直连接，所述水平极化辐射体与所述垂直极化辐射体正交，所述垂直极化馈电片与所述垂直极化辐射体之间垂直连接，且与所述水平极化馈电片呈平行结构。
3.根据权利要求2所述的馈电组件，其特征在于，所述馈电结构采用带状线-微带线-平行双线的连接结构，实现结构上的接口位置延伸及电气性能的阻抗匹配和平衡-不平衡转换。
4.根据权利要求3所述的馈电组件，其特征在于，所述馈电结构为两级一分二功分器结构，第一级功分器为威尔金森功分器，第二级功分器对信号进行扩展功分。
5.根据权利要求2-4任一所述的馈电组件，其特征在于，所述馈电结构通过焊片与所述基座焊接式连接。
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