CN116895947A - 一种具有超大倍频比的低剖面超宽带紧耦合天线阵列 - Google Patents

一种具有超大倍频比的低剖面超宽带紧耦合天线阵列 Download PDF

Info

Publication number
CN116895947A
CN116895947A CN202310905996.XA CN202310905996A CN116895947A CN 116895947 A CN116895947 A CN 116895947A CN 202310905996 A CN202310905996 A CN 202310905996A CN 116895947 A CN116895947 A CN 116895947A
Authority
CN
China
Prior art keywords
dielectric substrate
ultra
dipole
antenna array
width
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310905996.XA
Other languages
English (en)
Inventor
应昊明
赵兴
黄奇身
李冰莹
胡铭昊
朱欣宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN202310905996.XA priority Critical patent/CN116895947A/zh
Publication of CN116895947A publication Critical patent/CN116895947A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0013—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/20—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
    • H01Q5/25—Ultra-wideband [UWB] systems, e.g. multiple resonance systems; Pulse systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/20—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
    • H01Q5/28—Arrangements for establishing polarisation or beam width over two or more different wavebands
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/50—Feeding or matching arrangements for broad-band or multi-band operation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有超大倍频比的低剖面超宽带紧耦合天线阵列，包括阵列单元，其包括第一介质基板、第二介质基板、宽角匹配层金属片、偶极子辐射单元、电容耦合金属片、中间介质基板、山形缝隙电阻片、金属地板和三层锥形巴伦；宽角匹配层金属片印刷在第一介质基板和第二介质基板顶部中间层；偶极子辐射单元印刷在宽角匹配层金属片正下方；电容耦合金属片印刷在偶极子辐射单元前后两侧，第一介质基板和第二介质基板外侧；中间介质基板印刷在第一介质基板外侧中部；山形缝隙电阻片印刷在介质基板外侧外表面；金属地板位于天线单元底部；三层锥形巴伦设于金属地板与偶极子天线辐射单元之间。具有超带宽、低剖面、结构简单的优点，且利于加工生产。

Description

一种具有超大倍频比的低剖面超宽带紧耦合天线阵列
技术领域
本发明属于超宽带天线技术领域，具体涉及一种具有超大倍频比的低剖面超宽带紧耦合天线阵列。
背景技术
近年来，随着无线通信技术的不断发展，无线通信系统的应用场景越来越多，作为无线通信系统的一部分，天线作为发射和接收的终端部件，影响着整个无线通信系统的性能。
低剖面超宽带天线和阵列是许多先进通信和电子战系统的关键部件。对于这些系统，超宽带天线阵列取代了由几个窄带天线组成的系统，可以极大节省功率、成本和空间。它们还能够实现更高的数据速率和更安全的扩频通信。除了宽带外，这些阵列还必须具备低剖面的特性，并能够在宽扫描范围内运行，以便从其指定平台实现全面的空间覆盖。
紧耦合天线是超宽带天线家族中的一种，其具有传输速率高、超宽带、抗干扰能力强，低剖面小型化易于集成、成本低等特点。紧耦合天线起源于Wheeler教授的惠更斯连续电流片阵列理论，不同于传统的微带贴片天线宽带阵列单元的间距较大，紧耦合阵列相互排布紧密，阵列表面可以形成连续的电流，通过偶极子之间的耦合电容与偶极子和反射板之间的电感在整个频带内的动态平衡实现超宽带匹配，且相较于传统天线阵列极大减小了尺寸。同时紧耦合天线是一种相控阵天线，通过在各端口间引入相位差，可以使天线向不同方向进行辐射。因此将紧耦合技术应用到无线通信系统当中，具有重要的实际工程意义。
公开号为CN 114006165 A的发明专利提出了一种使用电阻片拓展带宽的超宽带紧耦合天线阵列，但其只有9倍频且无法覆盖UHF波段，其电阻片放置不易于加工，需要使用额外的支撑结构固定，使用的传统的Marchand巴伦无法实现更宽的带宽。公开号为CN115966890A的发明专利提出了一种覆盖X-Ku波段的超宽带紧耦合阵列，但其没有使用有耗电阻层，带宽较窄，仅为2.5倍频，且其使用同轴线馈电，需要打穿整个基板进行馈电，加工较为困难。公开号为CN115911837A的发明专利提出了一种使用金属屏蔽层的超宽带紧耦合阵列，但其带宽为10：1，且结构特别复杂。公开号为CN112701455B的发明专利提出了一种大倍频程超宽扫描角度相控阵天线，但其局限于没有引入电容紧耦合的传统的Vivaldi天线导致带宽仅为9：1，结构尺寸为传统的半波长阵列，体积较大，无法实现低剖面小截面面积。公开号为CN208782029U的发明中设计了一种极宽带印刷单极子天线，能够实现超过40：1的带宽，但其使用了开关来控制滤波电路，两种不同的工作模式导致需要手动控制开关在不同工作频段的切换从而实现超宽带，且单极子天线的截面较大，长度接近500mm，无法实现小型化。
综上所述，虽然出现了一些用紧耦合技术设计的超宽带天线阵列，但这些天线无法做到带宽和低剖面小尺寸兼顾，更无法实现超大的倍频比，同时带宽的拓展也导致结构变得更加复杂，加工更加困难。如何设计一款具有超大带宽、覆盖多个频段的超宽带天线，成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种具有超大倍频比的低剖面超宽带紧耦合天线阵列，为覆盖UHF至C频段的具有超大倍频比的低剖面超宽带紧耦合天线阵列，具有超带宽、低剖面、结构简单的优点，且利于加工生产。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种具有超大倍频比的低剖面超宽带紧耦合天线阵列，包括9个周期性排成一列的阵列单元；
单个阵列单元包括第一介质基板、第二介质基板、宽角匹配层金属片、偶极子辐射单元、电容耦合金属片、中间介质基板、山形缝隙电阻片、金属地板和三层锥形巴伦；
其中第一介质基板、第二介质基板尺寸相同；
宽角匹配层金属片印刷在第一介质基板和第二介质基板顶部中间层；
偶极子辐射单元印刷在第一介质基板和第二介质基板中间、宽角匹配层金属片正下方；
电容耦合金属片印刷在偶极子辐射单元前后两侧，第一介质基板和第二介质基板外侧；
中间介质基板印刷在第一介质基板外侧中部；
山形缝隙电阻片印刷在介质基板外侧外表面；
金属地板位于天线单元底部；
三层锥形巴伦设于金属地板与偶极子天线辐射单元之间对偶极子进行馈电。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的第一介质基板和第二介质基板为长方形结构，材料全部采用RogersRO3003，介电常数为3，厚度为0.25mm，宽度为16.1mm，整体高度为240mm；
上述的中间介质基板为长方形结构，材料采用FR-4，介电常数为4.4，厚度为0.4mm，长度为26.5mm，宽度为16.1mm，距离金属地板的高度为192mm。
上述的宽角匹配层金属片由四块相同的第一金属片、第二金属片、第三金属片、第四金属片组成，每一金属片的长度为5mm，宽度为3.8mm，相邻两片金属片之间间距为0.3mm。
上述的电容耦合金属片紧贴于第一介质基板和第二介质基板两侧外表面，所处高度与偶极子天线辐射单元一致，分为左右两侧，前后共四块金属片，四块金属片尺寸相同，每块块金属片的高度为10mm，宽度为7.55mm。
上述的锥形巴伦包括中间层馈电部分和接地部分，总高度为216.4mm；
中间层馈电部分宽度为0.15mm，位于第一介质基板与第二介质基板之间；
接地部分分为前侧接地面和后侧接地面；
后侧接地面包括短边、长边和下半部分；
短边宽度为0.15mm，长边宽度为2.5mm；
下半部分与前侧接地面结构尺寸相同，下半部分由两排金属通孔穿过第一介质基板和第二介质基板连接至前侧接地面；
两排金属通孔88的通孔半径为0.15mm，每排由二十二个通孔组成；
前侧接地面87短边宽度为2.5mm，长度为44mm，长边宽度为16.1mm，长度为18mm。
上述的偶极子辐射单元所处高度为232.4mm，包括左偶极子、右偶极子以及两者之间的第一矩形馈线、第二矩形馈线、第三矩形馈线；
左偶极子与右偶极子尺寸相同，其高度为9mm，宽度为4.86mm，由锥形巴伦进行馈电，由第一矩形馈线、第二矩形馈线、第三矩形馈线连接到锥形巴伦顶部，第二矩形馈线长为0.5mm，线宽为3mm，从偶极子中部引出；
第一矩形馈线长为1.64mm，线宽为4mm，连接第二矩形馈线与第三矩形馈线；
第三矩形馈线长为13.5mm，线宽为0.9mm，连接第一矩形馈线和锥形巴伦；
右偶极子底部由金属圆柱通孔穿过第二介质基板连接到锥形巴伦。
上述的中间介质基板位于整个天线阵列的中间偏上部位，在中间介质基板的外表面印刷有山形缝隙电阻片；
山形缝隙电阻片的宽度为16.1mm，长度为26.5mm，高度为192mm，山形缝隙电阻片上山形缝隙宽度为1mm，山形缝隙长边长度为20mm，山形缝隙短边长度为10mm，山形缝隙中间缝隙长度为7mm。
上述的金属地板为PEC材质。
本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种覆盖UHF至C频段(0.13-6.3GHz)的具有超大倍频比(48：1)的低剖面、小横截面的超宽带紧耦合天线阵列，每个天线阵列由9个周期性排成一列的阵列单元组成。单个天线阵列单元结构包括：双层介质基板、宽角匹配层频率选择表面、偶极子天线单元、双层接地面新型锥形巴伦、带山形缝隙的特殊有耗电阻层结构和金属地板。宽角匹配层由四块方形金属贴片组成，形成频率选择结构，改善了天线阵与自由空间阻抗匹配性能。新型偶极子天线辐射单元由三层矩形金属片构成，相邻偶极子之间通过放置于基板前后两侧的金属板实现电容耦合，以获得超宽带特性。带山形缝隙的特殊有耗电阻层覆盖在介质基板前侧，可以抑制共模谐振，改善超宽带阻抗匹配。
本发明采用了一种特殊的有耗电阻层的放置方法，使得其与传统的有耗电阻层相比具有更好的性能并且更为容易加工。本发明天线设计锥形巴伦的馈电结构分为三层，两层接地面置于内外两侧，这样使得巴伦可以更好的实现超宽带阻抗匹配且结构较为简单。本发明紧耦合天线阵由PCB板印刷制成，能够实现极宽的带宽(48：1)，且结构较为简单，高度仅为0.1倍低频波长，截面长宽仅为16.1mm，具有节约空间、成本的优点，具有良好的应用前景。
本发明的天线阵列基于紧耦合技术，特别设计了表面开山形槽且沿着z轴纵向放置的电阻片、三层金属片组成的偶极子辐射单元、双层接地面的新型锥形巴伦等一系列特殊的结构，实现了覆盖UHF-C波段的48.5倍频的极宽的带宽，与此同时高度仅为0.1倍低频波长，截面尺寸仅为16.1mm，实现了低剖面小横截面小尺寸。本发明通过将电阻片沿z轴垂直放置，并在电阻片上开山形槽，使得天线整体结构更加稳定且更容易加工，能够有效的抑制通带内的共模谐振，实现极宽的阻抗带宽0.13GHz-6.3GHz(VSWR<3)。
本发明因为天线高度仅为低频波长的0.1倍，长宽仅为16.1mm，具有低剖面、宽扫描角度的特点，使得天线阵列能够更好的应用于各类通信系统中。本发明使用4块金属片组成的频率选择表面取代传统的宽角匹配层，不仅节约空间、易于加工，还使得天线阵与自由空间能够实现更好的阻抗匹配。本发明使用一种改进后的新型三层锥形巴伦结构，其中双层接地面的设计使得偶极子处的高阻抗得以与端口阻抗实现超宽带阻抗匹配。
附图说明
图1为本发明实施例的单元结构示意图；
图2为本发明实施例的辐射单元示意图；
图3为本发明实施例的三层锥形巴伦尺寸示意图；
图4为本发明实施例的电阻片尺寸示意图；
图5为本发明的天线单元电压驻波比图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
本发明中的步骤虽然用标号进行了排列，但并不用于限定步骤的先后次序，除非明确说明了步骤的次序或者某步骤的执行需要其他步骤作为基础，否则步骤的相对次序是可以调整的。可以理解，本文中所使用的术语“和/或”涉及且涵盖相关联的所列项目中的一者或一者以上的任何和所有可能的组合。
本发明覆盖UHF至C频段的超宽带紧耦合天线阵列，每个天线阵列由9个按照周期排列的阵列单元组成，每个天线阵列为周期结构，阵列单元呈一维排列，为便于理解，图1中只画出一个单元，实际使用中单元左右需要继续延伸。
单个阵列单元包括两块尺寸相同的第一介质基板1和第二介质基板2、印刷在第一介质基板1和第二介质基板2顶部中间层的宽角匹配层金属片3、印刷在第一介质基板(1)和第二介质基板(2)中间、宽角匹配层金属片3正下方的偶极子辐射单元5、印刷在偶极子辐射单元5前后两侧，第一介质基板1和第二介质基板2外侧(两侧外表面)的电容耦合金属片4、印刷在第一介质基板1外侧中部的中间介质基板6、印刷在介质基板6外侧外表面的山形缝隙电阻片7，金属地板9位于天线单元底部，三层锥形巴伦8在底层金属地板9与偶极子天线辐射单元5之间进行馈电。
第一介质基板1和第二介质基板2为长方形结构，材料全部采用Rogers RO3003，介电常数为3，厚度为0.25mm，宽度为16.1mm，整体高度为240mm；
即本发明中介质基板分为尺寸相同的两层，单层的厚度为0.25mm，宽度为16.1mm，高度为240mm，材料采用Rogers RO3003，介电常数为3。
中间介质基板6为长方形结构，材料采用FR-4，介电常数为4.4，厚度为0.4mm，长度为26.5mm，宽度为16.1mm，距离金属地板9的高度为192mm。
如图2所示，宽角匹配层金属片3由四块相同的第一金属片31、第二金属片32、第三金属片33、第四金属片34组成，长度为5mm，宽度为3.8mm，相邻两片金属片之间间距为0.3mm。
偶极子辐射单元5位于第一介质基板1和第二介质基板2中间、宽角匹配层金属片3下方，所处高度为232.4mm；
如图2所示，偶极子辐射单元5包括左偶极子51、右偶极子52以及两者之间的第一矩形馈线511、第二矩形馈线512、第三矩形馈线513；
左偶极子51与右偶极子52尺寸相同，其高度为9mm，宽度为4.86mm，
偶极子辐射单元5由锥形巴伦8进行馈电，由第一矩形馈线511、第二矩形馈线512、第三矩形馈线513连接到锥形巴伦8顶部，第二矩形馈线512长为0.5mm，线宽为3mm，从偶极子中部引出；
第一矩形馈线511长为1.64mm，线宽为4mm，连接第二矩形馈线512与第三矩形馈线513；
第三矩形馈线513长为13.5mm，线宽为0.9mm，连接第一矩形馈线511和锥形巴伦8；
右偶极子52底部由金属圆柱通孔81穿过第二介质基板2连接到锥形巴伦8后侧接地面85；
左偶极子51通过金属条带直接连接到锥形巴伦5中间层馈电部分86。
电容耦合金属片4紧贴于第一介质基板1和第二介质基板2两侧外表面，所处高度与偶极子天线辐射单元5一致，分为左右两侧，前后共四块金属片，四块金属片尺寸相同，其高度为10mm，宽度为7.55mm。通过双层电容耦合片实现电容耦合，电容耦合可以抵消地面电感，与直接采用天线辐射单元进行电容耦合相比双层电容耦合更加稳定且更容易调节电容。
如图3所示，锥形巴伦8分为三层结构，包括中间层馈电部分86和接地部分；
中间层馈电部分86位于第一介质基板1与第二介质基板2之间，其宽度为0.15mm；
接地部分分为前侧接地面87和后侧接地面85；
后侧接地面85包括短边82、长边84和下半部分83；
短边82宽度为0.15mm，长边84宽度为2.5mm；
下半部分83与前侧接地面87结构尺寸相同，下半部分83由两排金属通孔88穿过第一介质基板1和第二介质基板2连接至前侧接地面87；
两排金属通孔88的通孔半径为0.15mm，每排由二十二个通孔组成；
前侧接地面87短边宽度为2.5mm，长度为44mm，长边宽度为16.1mm，长度为18mm；
三层锥形巴伦8的总高度为216.4mm。
改进的共面波导形式的三层锥形巴伦馈电结构相比于Marchand巴伦能够实现更宽的阻抗带宽，使得天线的带宽进一步获得提升。
中间介质基板6位于整个天线阵列的中间偏上部位，在中间介质基板6的外表面印刷有山形缝隙电阻片7；
山形缝隙电阻片7的宽度为16.1mm，长度为26.5mm，高度为192mm，山形缝隙电阻片7上山形缝隙宽度71为1mm，山形缝隙长边72长度为20mm，山形缝隙短边73长度为10mm，山形缝隙中间缝隙74长度为7mm。
该结构起到了吸收辐射波的作用，可以有效抑制工作频带内的共模谐振，与传统的与z轴垂直的环形电阻片相比，与z轴平行的方形电阻片结构更加简单稳定易于加工，对共模谐振的抑制有所增强，电阻片表面蚀刻的山形缝隙有利于天线的阻抗匹配，能够使电阻片更好的抑制某些频点的共模谐振。
金属地板9位于整个天线结构底部，作为整个天线的接地部分，金属地板9为一整块的PEC材质。
本发明中，偶极子天线、电容耦合金属片、宽角匹配金属片、锥形巴伦金属层厚度都为0.017mm的铜层。
图5为超宽带紧耦合天线阵列的电压驻波比，电压驻波比反应了天线整体的阻抗匹配情况。在0.13GHz-6.3GHz频段范围内，电压驻波比小于3，匹配良好，说明本发明实例达到了超宽带的性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种具有超大倍频比的低剖面超宽带紧耦合天线阵列，其特征在于，包括9个周期性排成一列的阵列单元；
单个阵列单元包括第一介质基板(1)、第二介质基板(2)、宽角匹配层金属片(3)、偶极子辐射单元(5)、电容耦合金属片(4)、中间介质基板(6)、山形缝隙电阻片(7)、金属地板(9)和三层锥形巴伦(8)；
其中第一介质基板(1)、第二介质基板(2)尺寸相同；
宽角匹配层金属片(3)印刷在第一介质基板(1)和第二介质基板(2)顶部中间层；
偶极子辐射单元(5)印刷在第一介质基板(1)和第二介质基板(2)中间、宽角匹配层金属片(3)正下方；
电容耦合金属片(4)印刷在偶极子辐射单元(5)前后两侧，第一介质基板(1)和第二介质基板(2)外侧；
中间介质基板(6)印刷在第一介质基板(1)外侧中部；
山形缝隙电阻片(7)印刷在介质基板(6)外侧外表面；
金属地板(9)位于天线单元底部；
三层锥形巴伦(8)设于金属地板(9)与偶极子天线辐射单元(5)之间对偶极子进行馈电。
2.根据权利要求1所述的一种具有超大倍频比的低剖面超宽带紧耦合天线阵列，其特征在于，所述第一介质基板(1)和第二介质基板(2)为长方形结构，材料全部采用RogersRO3003，介电常数为3，厚度为0.25mm，宽度为16.1mm，整体高度为240mm。
3.根据权利要求1所述的一种具有超大倍频比的低剖面超宽带紧耦合天线阵列，其特征在于，所述中间介质基板(6)为长方形结构，材料采用FR-4，介电常数为4.4，厚度为0.4mm，长度为26.5mm，宽度为16.1mm，距离金属地板(9)的高度为192mm。
4.根据权利要求1所述的一种具有超大倍频比的低剖面超宽带紧耦合天线阵列，其特征在于，所述宽角匹配层金属片(3)由四块相同的第一金属片(31)、第二金属片(32)、第三金属片(33)、第四金属片(34)组成，每一金属片的长度为5mm，宽度为3.8mm，相邻两片金属片之间间距为0.3mm。
5.根据权利要求1所述的一种具有超大倍频比的低剖面超宽带紧耦合天线阵列，其特征在于，所述电容耦合金属片(4)紧贴于第一介质基板(1)和第二介质基板(2)两侧外表面，所处高度与偶极子天线辐射单元(5)一致，分为左右两侧，前后共四块金属片，四块金属片尺寸相同，每块块金属片的高度为10mm，宽度为7.55mm。
6.根据权利要求1所述的一种具有超大倍频比的低剖面超宽带紧耦合天线阵列，其特征在于，所述锥形巴伦(8)包括中间层馈电部分(86)和接地部分，总高度为216.4mm；
中间层馈电部分(86)宽度为0.15mm，位于第一介质基板(1)与第二介质基板(2)之间；
接地部分分为前侧接地面(87)和后侧接地面(85)；
后侧接地面(85)包括短边(82)、长边(84)和下半部分(83)；
短边(82)宽度为0.15mm，长边(84)宽度为2.5mm；
下半部分(83)与前侧接地面(87)结构尺寸相同，下半部分(83)由两排金属通孔(88)穿过第一介质基板(1)和第二介质基板(2)连接至前侧接地面(87)；
两排金属通孔88的通孔半径为0.15mm，每排由二十二个通孔组成；
前侧接地面87短边宽度为2.5mm，长度为44mm，长边宽度为16.1mm，长度为18mm。
7.根据权利要求1所述的一种具有超大倍频比的低剖面超宽带紧耦合天线阵列，其特征在于，所述偶极子辐射单元(5)所处高度为232.4mm，包括左偶极子(51)、右偶极子(52)以及两者之间的第一矩形馈线(511)、第二矩形馈线(512)、第三矩形馈线(513)；
左偶极子(51)与右偶极子(52)尺寸相同，其高度为9mm，宽度为4.86mm，由锥形巴伦(8)进行馈电，由第一矩形馈线(511)、第二矩形馈线(512)、第三矩形馈线(513)连接到锥形巴伦(8)顶部，第二矩形馈线(512)长为0.5mm，线宽为3mm，从左偶极子(51)中部引出；
第一矩形馈线(511)长为1.64mm，线宽为4mm，连接第二矩形馈线(512)与第三矩形馈线(513)；
第三矩形馈线(513)长为13.5mm，线宽为0.9mm，连接第一矩形馈线(511)和锥形巴伦(8)；
右偶极子(52)底部由金属圆柱通孔(81)穿过第二介质基板(2)连接到锥形巴伦(8)。
8.根据权利要求1所述的一种具有超大倍频比的低剖面超宽带紧耦合天线阵列，其特征在于，所述中间介质基板(6)位于整个天线阵列的中间偏上部位，在中间介质基板(6)的外表面印刷有山形缝隙电阻片(7)；
山形缝隙电阻片(7)的宽度为16.1mm，长度为26.5mm，高度为192mm，山形缝隙电阻片(7)上山形缝隙宽度(71)为1mm，山形缝隙长边(72)长度为20mm，山形缝隙短边(73)长度为10mm，山形缝隙中间缝隙(74)长度为7mm。
9.根据权利要求1所述的一种具有超大倍频比的低剖面超宽带紧耦合天线阵列，其特征在于，所述金属地板(9)为PEC材质。
CN202310905996.XA 2023-07-21 2023-07-21 一种具有超大倍频比的低剖面超宽带紧耦合天线阵列 Pending CN116895947A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310905996.XA CN116895947A (zh) 2023-07-21 2023-07-21 一种具有超大倍频比的低剖面超宽带紧耦合天线阵列

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310905996.XA CN116895947A (zh) 2023-07-21 2023-07-21 一种具有超大倍频比的低剖面超宽带紧耦合天线阵列

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116895947A true CN116895947A (zh) 2023-10-17

Family

ID=88310594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310905996.XA Pending CN116895947A (zh) 2023-07-21 2023-07-21 一种具有超大倍频比的低剖面超宽带紧耦合天线阵列

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116895947A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117878624A (zh) * 2024-02-28 2024-04-12 电子科技大学 具有滤波特性的紧耦合相控阵天线
CN118117347A (zh) * 2024-02-28 2024-05-31 电子科技大学 一种具有紧凑型馈电网络的高性能紧耦合阵列天线

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117878624A (zh) * 2024-02-28 2024-04-12 电子科技大学 具有滤波特性的紧耦合相控阵天线
CN118117347A (zh) * 2024-02-28 2024-05-31 电子科技大学 一种具有紧凑型馈电网络的高性能紧耦合阵列天线
CN117878624B (zh) * 2024-02-28 2024-09-17 电子科技大学 具有滤波特性的紧耦合相控阵天线

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022021824A1 (zh) 低频辐射单元及基站天线
US11777229B2 (en) Antennas including multi-resonance cross-dipole radiating elements and related radiating elements
CN113517553B (zh) 基于电阻环加载的紧耦合超宽带低剖面共形相控阵
US11575197B2 (en) Multi-band antenna having passive radiation-filtering elements therein
CN110085986B (zh) 一种可波束扫描的大频率比双频天线
CN116895947A (zh) 一种具有超大倍频比的低剖面超宽带紧耦合天线阵列
CN203103499U (zh) 超宽带印刷天线
CN107591623B (zh) 一种基于去耦合金属壁的宽带、宽角扫描相控阵天线
US12088017B2 (en) Radiating element, antenna assembly and base station antenna
CN112490648B (zh) 一种微带线的超宽带天线
US11264730B2 (en) Quad-port radiating element
CN114069257B (zh) 一种基于强耦合偶极子的超宽带双极化相控阵天线
CN115000727B (zh) 一种宽带宽角扫描阵列天线单元
CN115296017A (zh) 基于频率选择表面的高效率共口径强耦合超宽带阵列天线
CN114552238A (zh) 一种宽带宽角扫描的双频段共口径相控阵天线
CN111916906B (zh) 一种低剖面且高增益宽频带介质谐振器天线
CN111987442A (zh) 辐射贴片阵列及平面微带阵列天线
CN112751172B (zh) 一种用于射频能量采集的高增益定向辐射双频接收天线
CN114284711A (zh) 一种圆极化天线元
CN113571911A (zh) 一种小型化机载超短波天线
CN117878624B (zh) 具有滤波特性的紧耦合相控阵天线
CN218919286U (zh) 一种电容耦合馈电与加载双频超宽带天线
CN220797103U (zh) 一种天线、天线阵列、电路板及电子设备
CN117060065B (zh) 一种毫米波超表面天线
CN114552219B (zh) 一种基于mgaa单元超低剖面双频单层小型移动天线

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination