CN117157833A - 相控阵天线 - Google Patents

相控阵天线 Download PDF

Info

Publication number
CN117157833A
CN117157833A CN202280000358.7A CN202280000358A CN117157833A CN 117157833 A CN117157833 A CN 117157833A CN 202280000358 A CN202280000358 A CN 202280000358A CN 117157833 A CN117157833 A CN 117157833A
Authority
CN
China
Prior art keywords
waveguide
sub
patch
ridge
channel
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
CN202280000358.7A
Other languages
English (en)
Inventor
王岩
贾皓程
冯国栋
曹迪
陆岩
张志锋
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.)
BOE Technology Group Co Ltd
Beijing BOE Sensor Technology Co Ltd
Original Assignee
BOE Technology Group Co Ltd
Beijing BOE Sensor Technology Co Ltd
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 BOE Technology Group Co Ltd, Beijing BOE Sensor Technology Co Ltd filed Critical BOE Technology Group Co Ltd
Publication of CN117157833A publication Critical patent/CN117157833A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/36—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters
    • 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

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明提供一种相控阵天线，其包括波导辐射单元、移相器单元和波导功分单元，其中，波导辐射单元中的辐射贴片和第一波导馈电结构的数量相同，且各第一波导馈电结构的第一传输口与辐射贴片对应设置；波导功分单元包括多个第二波导馈电结构，各第二波导馈电结构的第一传输口与至少一个移相器的第二馈电区域对应；各第一波导馈电结构和各第二波导馈电结构均包括脊波导结构；脊波导结构具有至少一个侧壁，至少一个侧壁相连限定出脊波导结构的波导腔体；其中，至少一个侧壁上设置至少一条向波导腔体凸起的脊棱。本发明提供的相控阵天线，能够减少波导辐射单元、波导功分单元所占的空间，从而能够减小相控阵天线的整体厚度。

Description

相控阵天线 技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体地，涉及一种相控阵天线。
背景技术
目前，基于波导馈电的液晶相控阵天线通常包括波导功分单元、移相器单元和波导辐射单元，其中，以波导功分单元接收射频信号为例，波导功分单元从外部接收射频信号，再将射频信号传输给移相器单元，移相器单元将射频信号移相后输入波导辐射单元。该波导辐射单元包括矩形第一波导馈电结构和辐射单元，矩形第一波导馈电结构将来自移相器的射频信号馈入辐射单元。其中，矩形第一波导馈电结构所传输的射频信号通常为线极化辐射信号的形式，因此辐射单元采用波导矩圆转换器，以配合矩形第一波导馈电结构实现将矩形第一波导馈电结构输出端线极化辐射信号转换为圆极化辐射信号。而波导矩圆转换器的尺寸较大，尤其是纵向尺寸较大，因此使得天线的厚度较大。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种相控阵天线，其能够减少波导辐射单元、波导功分单元所占的空间，从而能够减小相控阵天线的整体厚度。
为实现上述目的，本公开实施例提供一种相控阵天线，包括波导辐射单元、移相器单元和波导功分单元，其中，所述波导辐射单元包括介质基板和分别设置在所述介质基板的两相对侧的辐射贴片和第一波导 馈电结构，所述辐射贴片和所述第一波导馈电结构的数量相同，且各所述第一波导馈电结构的第一传输口与所述辐射贴片对应设置；
所述移相器单元包括移相器，所述移相器的数量与所述第一波导馈电结构的数量相同，且各所述移相器的第一馈电区域与各所述第一波导馈电结构的第二传输口对应设置；
所述波导功分单元包括多个第二波导馈电结构，各所述第二波导馈电结构的第一传输口与至少一个所述移相器的第二馈电区域对应；
各所述第一波导馈电结构和各所述第二波导馈电结构均包括脊波导结构；所述脊波导结构具有至少一个侧壁，所述至少一个所述侧壁相连限定出所述脊波导结构的波导腔体；其中，所述至少一个所述侧壁上设置至少一条向所述波导腔体凸起的脊棱。
可选的，各所述第一波导馈电结构的所述脊波导结构具有相连的六个所述侧壁，分别为相对的两个第一侧壁、相对的两个第二侧壁和相对的两个第三侧壁，其中，每个所述第三侧壁均连接于其中一个所述第一侧壁和其中一个所述第二侧壁之间；每个所述第一侧壁均连接于其中一个所述第二侧壁和其中一个所述第三侧壁之间；
所述第一侧壁与所述线极化辐射信号的极化方向相互垂直，且在两个所述第一侧壁上分别设置有第一脊棱和第二脊棱，所述线极化辐射信号的极化方向与所述第一脊棱和所述第二脊棱之间的连线平行；
两个所述第三侧壁沿第一方向相对设置，且每个所述第三侧壁均与所述第一方向相互垂直，所述第一传输口所传输的线极化辐射信号分解为两个正交且无相位差的第一线极化子信号和第二线极化子信号，所述第一方向为所述第一线极化子信号的极化方向。
可选的，各所述第二波导馈电结构的所述脊波导结构具有相连的四 个所述侧壁，分别为相对的两个第四侧壁和相对的两个第五侧壁，其中，
所述第四侧壁与所述线极化辐射信号的极化方向相互垂直，且在两个所述第四侧壁上分别设置有第三脊棱和第四脊棱，所述第一传输口所传输的线极化辐射信号的极化方向与所述第三脊棱和所述第四脊棱之间的连线平行。
可选的，所述波导功分单元还包括波导通道结构，所述波导通道结构具有主传输口和多个子传输口，所述子传输口的数量与所述第二波导馈电结构的第二传输口的数量相同，且各所述子传输口与各所述第二波导馈电结构的第二传输口对应设置。
可选的，所述波导通道结构包括主波导通道和多组子波导通道组，其中，所述主波导通道的其中一个端口用作所述主传输口；
多组所述子波导通道组沿由所述主传输口向各所述子传输口的方向依次连接，且各相邻的两组所述子波导通道组中，更靠近所述子传输口的一组子波导通道组中的子波导通道的数量是另一组子波导通道组中的子波导通道的数量的2倍，且更靠近所述子传输口的一组子波导通道组中的各子波导通道的一端与另一组子波导通道组中的其中两个子波导通道的一端对应连接；
最靠近所述主波导通道的子波导通道组中有两个子波导通道，且二者的一端均与所述主波导通道远离所述主传输口的一端连接；最靠近所述第二波导馈电结构的子波导通道组中的各子波导通道的一端用作所述子传输口。
可选的，各相邻的两组所述子波导通道组中，其中一组子波导通道组中的子波导通道的延伸方向和与之连接的另一组子波导通道组中的子波导通道的延伸方向相互垂直。
可选的，至少一组所述子波导通道组中的至少一个所述子波导通道的至少一部分呈弯折状。
可选的，至少一组所述子波导通道组中的各所述子波导通道包括至少两个直通道段，各相邻的两个所述直通道段在其延伸方向上的轴线相互平行，且各相邻的两个所述直通道段之间连接有弯折通道段。
可选的，所述主波导通道包括口径不同，且依次连接的多个主通道段，且越靠近所述主传输口，所述主通道段的口径越小。
可选的，所述波导功分单元还包括连接波导结构，所述连接波导结构的数量与所述第二波导馈电结构的数量相同，且各所述连接波导结构的第一传输口与至少一个所述移相器的第二馈电区域对应设置；各所述连接波导结构的第二传输口与各所述第二波导馈电结构的第一传输口对应设置。
可选的，所述辐射贴片包括相连的、且同层设置的第一贴片和第二贴片；所述第一贴片被配置为将所述第一传输口所传输的线极化辐射信号分解为两个正交且无相位差的第一线极化子信号和第二线极化子信号；所述第二贴片被配置为使所述第一线极化子信号和所述第二线极化子信号形成圆极化辐射信号。
可选的，所述第一贴片的形状为中心对称图形；所述第二贴片包括第一子贴片、第二子贴片、第三子贴片和第四子贴片；其中，所述第一子贴片和所述第二子贴片相对于所述第一贴片的第一对称轴线对称设置；所述第三子贴片和第四子贴片相对于所述第一贴片的第二对称轴线对称设置；所述第一对称轴线与所述第二对称轴线相对垂直。
可选的，所述第一贴片的形状为正方形，并且，所述第一贴片的一对角线的延伸方向与所述线极化辐射信号的极化方向平行；所述第一子 贴片连接在所述第一贴片的第一边，所述第二子贴片连接在所述第一贴片的第二边，所述第一边与所述第二边相对；所述第三子贴片连接在所述第一贴片的第三边，所述第四子贴片连接在所述第一贴片的第四边，所述第三边与所述第四边相对。
可选的，所述第一子贴片与所述第一边相连的边的边长大于所述第三子贴片与所述第三边相连的边的边长；
所述第一子贴片在垂直于第一对称轴线的方向上的长度大于所述第三子贴片在垂直于第二对称轴线的方向上的长度。
可选的，所述第一子贴片与所述第一边相连的边的边长小于或等于所述第一边的边长，且所述第一子贴片与所述第一边相连的边的中点与所述第一边的中点重合；所述第二子贴片与所述第二边相连的边的边长小于或等于所述第二边的边长，且所述第二子贴片与所述第二边相连的边的中点与所述第二边的中点重合；
所述第三子贴片与所述第三边相连的边的边长小于所述第三边的边长，且所述第三子贴片与所述第三边相连的边的中点与所述第三边的中点重合；所述第四子贴片与所述第四边相连的边的边长小于所述第四边的边长，且所述第四子贴片与所述第四边相连的边的中点与所述第四边的中点重合。
可选的，所述第一子贴片、第二子贴片、第三子贴片和第四子贴片均包括相连的矩形部和梯形部，其中，所述矩形部的边与所述第一贴片对应的边相连；所述梯形部的长底边与所述矩形部远离所述第一贴片的边相连。
附图说明
图1为相关技术中天线的结构示意图。
图2为相关技术中波导矩圆转换器的结构示意图。
图3a为本实施例提供的相控阵天线一种示例性的结构示意图之一(侧视图)。
图3b为本实施例提供的相控阵天线的CPW传输结构一种示例性的结构示意图(俯视图)。
图4a为本实施例提供的相控阵天线一种示例性的结构示意图之二(分解图)。
图4b为本实施例提供的相控阵天线另一种示例性的结构示意图之二(侧视图)。
图5为本实施例提供的波导辐射单元一种示例性的结构示意图之一(侧视图)。
图6为本实施例提供的波导辐射单元一种示例性的结构示意图之二(侧视图)。
图7为沿图6的A-B方向的截面图。
图8为本实施例提供的波导辐射单元一种示例性的结构示意图之三(侧视图)。
图9为本实施例提供的波导辐射单元一种示例性的结构示意图之四(侧视图)。
图10为本实施例提供的波导辐射单元一种示例性的结构示意图之五(侧视图)。
图11为本实施例提供的第一波导馈电结构的示例性的结构示意图(截面图)。
图12为本实施例提供的第二波导馈电结构的示例性的结构示意图 (截面图)。
图13a为本实施例提供的波导功分单元的示例性的结构示意图(截面图)。
图13b为图13a的I区域中子波导通道的局部放大图；
图14为本实施例提供的波导辐射单元一种示例性的结构示意图(俯视图)。
图15为本实施例提供的辐射贴片一种示例性的结构示意图之一。
图16为本实施例提供的辐射贴片的圆极化原理示意图。
图17为本实施例提供的辐射贴片一种示例性的结构示意图之二。
图18为本实施例提供的辐射贴片一种示例性的结构示意图之三。
图19为本实施例提供的辐射贴片一种示例性的结构示意图之四。
图20为本实施例提供的相控阵天线的仿真波形图(轴比一)。
图21为本实施例提供的相控阵天线的仿真波形图(增益)。
图22为本实施例提供的相控阵天线的仿真波形图(轴比二)。
图23a为本实施例提供的辐射贴片一种示例性的结构示意图之五。
图23b为本实施例提供的辐射贴片一种示例性的结构示意图之五(尺寸图)。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的部分实施例，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它实施例，都属 于本发明保护的范围。
附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是为了便于对本发明实施例的内容的理解。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
本公开实施例不限于附图中所示的实施例，而是包括基于制造工艺而形成的配置的修改。因此，附图中例示的区具有示意性属性，并且图中所示区的形状例示了元件的区的具体形状，但并不是旨在限制性的。
参见图1和图2，在相关技术中，相控阵天线通常包括波导功分单元001、移相器单元002和波导辐射单元，其中，波导辐射单元包括矩形波导馈电结构003和辐射单元004。波导功分单元001可以作为前置馈电结构，通过接口005从外部接收射频信号，再将射频信号传输给移相器单元002，移相器单元002将射频信号移相后输入矩形波导馈电结构003，矩形波导馈电信号003再将射频信号馈入辐射单元004。其中，矩形波导馈电结构003所传输的射频信号通常为线极化辐射信号的形 式，因此为了获得更广的辐射方向，辐射单元004采用波导矩圆转换器，以配合矩形波导馈电结构003实现将矩形波导馈电结构003输出的线极化辐射信号转换为圆极化辐射信号。具体参见图2，辐射单元004为一个由下至上口径逐渐缩小的圆形波导，辐射单元004下端的传输口与矩形波导馈电结构003连接，射频信号由矩形波导馈电结构003经由辐射单元004传输，能够实现将线极化辐射信号转换为圆极化辐射信号。但是，采用波导矩圆转换器的辐射单元004的尺寸较大，尤其是纵向尺寸较大，因此使得天线的厚度较大。
为了解决上述问题，本公开实施例提供一种相控阵天线，图3a为本实施例提供的相控阵天线一种示例性的结构示意图之一(侧视图)，图3b为本实施例提供的相控阵天线的CPW传输结构一种示例性的结构示意图(俯视图)。图5为本实施例提供的波导辐射单元一种示例性的结构示意图之一(侧视图)。参见图3a、图3b和图5，该相控阵天线包括波导辐射单元、移相器单元002和波导功分单元001，其中，波导辐射单元包括介质基板1和分别设置在介质基板1的两相对侧的辐射贴片3和第一波导馈电结构2。其中，第一波导馈电结构2具有第一传输口P1和第二传输口P2，第一传输口P1相较第二传输口P2靠近辐射贴片3，辐射贴片3和第一波导馈电结构2的数量相同，且各第一波导馈电结构2的第一传输口P1与辐射贴片3对应设置，所谓对应设置，是指第一传输口P1在介质基板1上的正投影与辐射贴片3在介质基板1上的正投影至少部分重叠，射频信号由第二传输口P2进入第一波导馈电结构2，再经由第一传输口P1传输至辐射贴片3，通常第一波导馈电结构2的第一传输口P1传输的辐射信号为线极化辐射信号，辐射贴片3被配置为将第一传输口P1所传输的线极化辐射信号转换为圆极化辐射 信号。由于辐射贴片3为贴片结构，即在介质基板1上制作一侧薄膜化的导电层，再对导电层进行图案化即可形成辐射贴片3，因此辐射贴片3占用的空间(尤其是纵向空间)较小，从而辐射贴片3应用到天线中，既能配合波导传输结构2实现辐射信号的圆极化转换，又能够避免增大天线的厚度。
以下结合图3a和图3b说明本实施例提供的天线的整体结构及工作原理。波导辐射单元包括至少一个第一波导馈电结构2、介质基板1和至少一个辐射贴片3。波导功分单元001可以作为前置馈电结构，并通过接口005从外部接收射频信号，再将射频信号传输给移相器单元002，移相器单元002将射频信号移相后输入第一波导馈电结构2的第二传输口P2，第一波导馈电结构2再将射频信号由第一传输口P1馈向辐射贴片3，辐射贴片3将第一波导馈电结构2输出的线极化辐射信号转换为圆极化辐射信号。
其中，移相器单元002包括相对设置的第一基板和第二基板，设置在二者之间的介质层，以及多个移相器。第一基板可以包括第一基底0021，第二基板包括第二基底0022；每个移相器均包括设置在第一基底0021靠近第二基板一侧的传输结构0024，以及设置在第二基底0022靠近第一基板一侧的贴片电极0025，其中，参见图3b，以传输结构0024为共面波导(CPW)传输结构为例，传输结构0024包括中心传输线0024a和连接在中心传输线0024a两端的第一传输电极0024b和第二传输电极0025c，以及设置在中心传输线0024a的至少一侧的参考电压线0026，以参考电压线包括第一参考电压0026a和第二参考电压0026b为例，第一参考电压0026a和第二参考电压0026b分别设置在中心传输线0024a的两侧，且与中心传输线0024a间隔设置。
介质层可以采用各种类型可调介质，例如，介质层可以包括液晶分子0023或铁电体等可调介质，以介质层包括液晶分子0023为例进行说明，通过给贴片电极0025和CPW传输结构加载电压，能够改变液晶分子的偏转角度，从而改变介质层的介电常数，以达到移相的目的。在一些示例中，介质层中的液晶分子0023为正性液晶分子或负性液晶分子，需要说明的是，当液晶分子0023为正性液晶分子时，本公开实施例中液晶分子0023的长轴方向与贴片电极0025之间的夹角大于0度小于等于45度。当液晶分子0023为负向液晶分子时，本公开实施例液晶分子0023的长轴方向与贴片电极0025之间的夹角大于45度小于90度，保证了液晶分子0023发生偏转后，改变介质层的介电常数，以达到移相的目的。
波导功分单元001可以采用多种类型的结构，例如波导结构，其中，以波导功分单元001采用波导结构为例，波导功分单元001可以包括一个主波导通道和多个连接在主波导通道上的子波导通道。本实施例提供的相控阵天线还可以包括信号连接器005，信号连接器005的一端连接外部信号线，另一端连接波导功分单元001的主波导通道输入射频信号，主波导通道将射频信号分为多个子信号，分别由各个子波导通道耦合至移相器的第一传输电极0024b和第二传输电极0025c中的一者，再经过中心传输线0024a传输至另一者，另一者再将移相后的射频信号耦合至对应的一个第一波导馈电结构2的第二传输口P2，第一波导馈电结构2再将射频信号由第一传输口P1馈向辐射贴片3，辐射贴片3将第一波导馈电结构2输出的线极化辐射信号转换为圆极化辐射信号。其中，信号连接器005可以为多种类型的连接器，例如SMA连接器等，在此不做限制。
此外，需要说明的是，移相器单元002中可包括多个移相器，移相器的数量与第一波导馈电结构2的数量相同，且各移相器的第一馈电区域(即，第一传输电极0024b和第二传输电极0025c中的一者)与各第一波导馈电结构2的第二传输口P2对应设置；每一移相器中对应一个或多个贴片电极0025，每个移相器和CPW传输结构0024的中心信号线0024a在被施加电压形成电场后，驱动介质单元的液晶分子0023偏转，改变介质单元的介电常数，因此，可以改变微波信号的相位，且不同的相位调整单元中贴片电极0025和中心信号线0024a在被施加电压后，对应调整的相移量是不同，也即每一个移相器则对应调整一个相移量，故可以相移量调整时，根据要调整的相移量的大小控制相应的相位调整单元施加电压，而无需对所有的相位调整单元施加电压，从而使得本实施例中的移相器单元002方便控制，且功耗较小。
在一些示例中，为了使得射频信号传输平稳，继续参见图3b，在上述结构的基础上，CPW传输结构0024的中心传输线0024a可以包括沿第一基底0021的长度方向延伸的主体结构0024a1和间隔分布在主体结构0024a1上的分支结构0024a2，贴片电极0025在第一基底0021上的正投影，与分支结构0024a2在第一基底0021上的正投影至少部分重叠。在一些实施例中，分支结构0024a2和主体结构0024a1可以设计为一体成型结构，也即分支结构0024a2和主体结构0024a1同层设置，且材料相同；这样一来，方便分支结构0024a2和主体结构0024a1的制备，且降低工艺成本。当然，分支结构0024a2和主体结构0024a1也可以是通过任何方式电连接在一起，在本发明实施例中并不对此做出任何限定。
本实施例提供的相控阵天线还可以包括第一反射结构0011和第二反射结构0026。第一反射结构0011设置在波导功分单元001靠近移相 器单元002的传输口的对侧，例如可以设置在第二基底0022背离第一基底0021一侧，第一反射结构0011能够将波导功分单元001的传输口朝背离其自身方向外泄的射频信号反射回波导功分单元001的波导腔体，从而有效增加辐射效率。同理，第二反射结构0026设置在第一波导馈电结构2靠近移相器单元002(即背离介质基板1)的传输口的对侧，例如可以设置在第一基底0021背离第二基底0022的一侧，第二反射结构0026能够将第一波导馈电结构2的传输口朝背离其自身方向外泄的射频信号反射回第一波导馈电结构2的波导腔体，从而有效增加辐射效率。
需要说明的是，图3a和图3b中移相器单元002的结构均为一种示例性的结构，本实施例提供的天线的具体结构具有多种实施方式，在此不做限定。例如，移相器单元002还可以为异面移相器，而且每个移相器的形状可为直线型和/或弯曲型。
在另一些示例中，图4a为本实施例提供的相控阵天线一种示例性的结构示意图之二(分解图)，图4b为本实施例提供的相控阵天线另一种示例性的结构示意图之二(侧视图)。参见图4a和图4b，相控阵天线包括波导辐射单元100、移相器单元200和波导功分单元300，其中，波导辐射单元包括介质基板1和分别设置在介质基板1的两相对侧的辐射贴片3和第一波导馈电结构2。该介质基板1采用分体式结构，即，由多个子介质基板组成，该子介质基板的数量与辐射贴片3的数量相同，且对应设置。可选的，多个子介质基板呈阵列排布，例如矩形阵列、三角形阵列等等，以图4a中示出的介质基板1为例，多个子介质基板排列有多排，且各相邻两排子介质基板相互交错。每个子介质基板的两相对侧的分别对应设置有一个辐射贴片3和一个第一波导馈电结构2。辐 射贴片3、第一波导馈电结构2和移相器单元200的具体结构和功能与图3a中示出的辐射贴片3、第一波导馈电结构2和移相器单元002相类似，在此不再重复描述。
波导功分单元300包括多个连接波导结构4和多个第二波导馈电结构5，连接波导结构4和第二波导馈电结构5的数量相同，且各连接波导结构4的第一传输口与至少一个移相器的第二馈电区域(即，第一传输电极0024b和第二传输电极0025c中的另一者)对应设置，也就是说，同一连接波导结构4可以对应一个移相器的第二馈电区域，也可以对应多个移相器的第二馈电区域；各连接波导结构4的第二传输口与各第二波导馈电结构5的第一传输口对应设置。例如，如图4a所示，每个第二波导馈电结构5与其中两个移相器的第二馈电区域对应设置。
在一些示例中，连接波导结构4可以由导电材料形成的侧壁限定得到，也可以由整块在导电材料中制作空腔得到，在此不做限定。连接波导结构4的波导腔体可以为各种形状的波导腔体，例如矩形波导腔体、圆形波导腔体等。
需要说明的是，在实际应用中，也可以省去连接波导结构4，在这种情况下，第二波导馈电结构5的第一传输口与至少一个移相器的第二馈电区域(即，第一传输电极0024b和第二传输电极0025c中的另一者)对应设置。
本实施例提供的相控阵天线中，各第一波导馈电结构2和各第二波导馈电结构5均包括脊波导结构，通过采用脊波导结构，有助于实现波导馈电结构的小型化排布，节省占用空间，同时还可以降低损耗。以下以多个实施例说明第一波导馈电结构2和第二波导馈电结构5各自采用的脊波导结构的具体结构。
图6为本实施例提供的波导辐射单元一种示例性的结构示意图之二(侧视图)。图7为沿图6的A-B方向的截面图。图8为本实施例提供的波导辐射单元一种示例性的结构示意图之三(侧视图)。在本实施例提供的相控阵天线中，第一波导馈电结构2包括脊波导结构21。脊波导结构21具有至少一个侧壁，至少一个侧壁相连限定出脊波导结构21的波导腔体，若脊波导结构21仅具有一个侧壁，则脊波导结构21为圆形波导结构，一个侧壁围出圆形的中空管道形成脊波导结构21的波导腔体。脊波导结构21还可以包括多个侧壁，多个侧壁相连形成多种形状的波导腔体。其中，脊波导结构21的至少一个侧壁上设置至少一条向脊波导结构21波导腔体内部凸起的脊棱(例如图7中J1或J2所示)，该脊棱的延伸方向与脊波导结构21的侧壁的延伸方向(即，平行于自第一传输口P1向第二传输口P2的方向)相互平行，例如，如图8所示，脊棱J1的延伸方向与脊波导结构21的侧壁的延伸方向平行，且脊棱J1与脊波导结构21的侧壁在脊波导结构21的侧壁的延伸方向上的长度相等。
需要说明的是，在本实施例提供的相控阵天线中，第一波导馈电结构2(包括脊波导结构21)可以由导电材料形成的侧壁限定得到(如图8所示)，也可以由整块在导电材料中制作空腔得到(例如图6、图13所示)，在此不做限定。
在一些示例中，参见图6和图7，以脊波导结构21包括四个相连的侧壁B1为例，四个相连的侧壁B1限定出矩形的波导腔体，在其中两个相对的侧壁B1的内壁上，分别设置有第一脊棱J1和第二脊棱J2，第一脊棱J1和第二脊棱J2的延伸方向与脊波导结构21的侧壁的延伸方向(即，平行于自第一传输口P1向第二传输口P2的方向)平行。对于具 有脊波导结构21的第一波导馈电结构2来说，由于射频信号的分布，第一波导馈电结构2的第一传输口P1所传输的线极化辐射信号的极化方向E1，为第一脊棱J1和第二脊棱J2之间的连线L3方向限定得出，换言之，第一波导馈电结构2的第一传输口P1所传输的线极化辐射信号的极化方向E1与第一脊棱J1和第二脊棱J2之间的连线L3的延伸方向平行。
在一些示例中，图9为本实施例提供的波导辐射单元一种示例性的结构示意图之四(侧视图)。参见图9，第一波导馈电结构2包括脊波导结构21和与脊波导结构21相连的馈出波导结构22，其中，馈出波导结构22相对脊波导结构21靠近介质基板1，脊波导结构21背离介质基板1的传输口接收到馈入的射频信号，将射频信号馈入馈出波导结构22，馈出波导结构22再通过背离脊波导结构21的传输口将射频信号耦合至辐射贴片3，馈出波导结构22用于聚积脊波导结构21传输的射频信号的能量，在本实施例中，馈出波导结构22背离脊波导结构21的传输口为第一传输口P1，脊波导结构21背离馈出波导结构22的传输口为第二传输口P2。
在一些示例中，同上述，馈出波导结构22可以由导电材料形成的侧壁限定得到，也可以由整块在导电材料中制作空腔得到，在此不做限定。馈出波导结构22的波导腔体可以为各种形状的波导腔体，例如矩形波导腔体、圆形波导腔体等，只要为中心对称的形状即可，换言之，馈出波导结构22的波导腔体在介质基板1上的正投影为中心对称图形。进一步地，馈出波导结构22的波导腔体的口径，可以大于脊波导结构21的波导腔体的口径，也可以小于或等于脊波导结构21的波导腔体的口径，在此不做限定。
在一些示例中，图10为本实施例提供的波导辐射单元一种示例性的结构示意图之五(侧视图)。参见图10，第一波导馈电结构2包括脊波导结构21、馈出波导结构22和过渡波导结构23，过渡波导结构23连接在馈出波导结构21与脊波导结构22之间，若馈出波导结构21的波导腔体与脊波导结构22的波导腔体的口径或截面形状不同，过渡波导结构23可以作为连接过渡的结构将脊波导结构22的波导腔体的口径和形状平滑过渡至馈出波导结构21的波导腔体的口径和形状，因此，从脊波导结构21指向馈出波导结构22的方向，过渡波导结构23的波导腔体的口径和形状，由脊波导结构21的波导腔体靠近介质基板1的传输口的口径和形状，向馈出波导结构22的波导腔体背离介质基板1的传输口的口径和形状连续且均匀变化。在本实施例中，过渡波导结构23背离脊波导结构21的传输口为第一传输口P3，过渡波导结构23背离馈出波导结构22的传输口为第二传输口P4。
需要说明的是，脊波导结构21、馈出波导结构22、过渡波导结构23中的至少一者的侧壁的厚度可以为所传输的射频信号的趋肤深度的4～6倍，在此不做限定。
在一些示例中，脊波导结构21、馈出波导结构22、过渡波导结构23的至少一者的波导腔体中可以具有填充介质，以增大其整体的介电常数。填充介质可以包括多种介质，例如填充介质可以为聚四氟乙烯。
在另一些示例中，为了进一步圆极化带宽，降低轴比，第一波导馈电结构2还可以下述脊波导结构，图11为本实施例提供的第一波导馈电结构的示例性的结构示意图(截面图)。参见图11，各第一波导馈电结构2的脊波导结构具有相连的六个侧壁，分别为相对的两个第一侧壁(211a，211b)、相对的两个第二侧壁(212a，212b)和相对的两个第 三侧壁(213a，213b)，其中，每个第三侧壁均连接于其中一个第一侧壁和其中一个第二侧壁之间，即，第三侧壁213a连接于第一侧壁211b和第二侧壁212a之间，第三侧壁213b连接于第一侧壁211a和第二侧壁212b之间；每个第一侧壁均连接于其中一个第二侧壁和其中一个第三侧壁之间，即，第一侧壁211a连接于第二侧壁212a和第三侧壁213b之间，第一侧壁211b连接于第二侧壁212b和第三侧壁213a之间。
而且，两个第一侧壁(211a，211b)均与第一波导馈电结构2的第一传输口P1所传输的线极化辐射信号的极化方向E1相互垂直，且在两个第一侧壁(211a，211b)上分别设置有第一脊棱J3和第二脊棱J4，线极化辐射信号的极化方向E1与第一脊棱J3和第二脊棱J4之间的连线平行。第一脊棱J3和第二脊棱J4的结构可以与图7中示出的第一脊棱J1和第二脊棱J2相同，在此基础上，可选的，第一脊棱J3和第二脊棱J4在二者连线方向上的长度可以相对于第一脊棱J1和第二脊棱J2增大，这样有助于实现波导口尺寸小型化，在实际应用中，第一脊棱J3和第二脊棱J4在二者连线方向上的长度可以根据频率进行设定，该长度例如趋近于在该频率下矩形波导宽边长度，有利于实现匹配。
两个第三侧壁(213a，213b)沿第一方向相对设置，且每个第三侧壁均与该第一方向相互垂直。第一波导馈电结构2的第一传输口P1所传输的线极化辐射信号分解为两个正交且无相位差的第一线极化子信号和第二线极化子信号，线极化辐射信号的极化方向为E1，第一线极化子信号的极化方向为E11，第二线极化子信号的极化方向为E12，上述第一方向即为第一线极化子信号的极化方向E11。借助上述两个第三侧壁(213a，213b)，可以进一步圆极化带宽，降低轴比。
图12为本实施例提供的第二波导馈电结构的示例性的结构示意图 (截面图)。参见图12，在本实施例提供的相控阵天线中，第二波导馈电结构5包括脊波导结构。该脊波导结构具有至少一个侧壁，至少一个侧壁相连限定出脊波导结构的波导腔体，若脊波导结构仅具有一个侧壁，则脊波导结构为圆形波导结构，一个侧壁围出圆形的中空管道形成脊波导结构的波导腔体。第二波导馈电结构5中的脊波导结构还可以包括多个侧壁，多个侧壁相连形成多种形状的波导腔体。其中，脊波导结构的至少一个侧壁上设置至少一条向脊波导结构的波导腔体内部凸起的脊棱(例如图12中J5或J6所示)，与第一波导馈电结构2中脊波导结构的脊棱相类似的，第二波导馈电结构5中脊波导结构的脊棱的延伸方向与脊波导结构的侧壁的延伸方向(即，平行于自第二波导馈电结构5的第一传输口向第二传输口的方向)相互平行，可选的，第二波导馈电结构5中脊波导结构的脊棱与脊波导结构的侧壁在脊波导结构的侧壁的延伸方向上的长度相等。
需要说明的是，在本实施例提供的相控阵天线中，第二波导馈电结构5(包括脊波导结构)可以由导电材料形成的侧壁限定得到，也可以由整块在导电材料中制作空腔得到，在此不做限定。
在一些示例中，参见图12，以脊波导结构包括四个相连的侧壁为例，四个相连的侧壁限定出矩形的波导腔体，四个相连的侧壁具体分别为相对的两个第四侧壁(214a，214b)和相对的两个第五侧壁(215a，215b)，其中，在两个第四侧壁(214a，214b)的内壁上，分别设置有第三脊棱J5和第四脊棱J6，第三脊棱J5和第四脊棱J6的延伸方向与脊波导结构的侧壁的延伸方向平行。对于具有脊波导结构的第二波导馈电结构5来说，与第一波导馈电结构2类似的，线极化辐射信号的极化方向E1与第三脊棱J5和第四脊棱J6之间的连线的延伸方向平行。
在一些示例中，图13a为本实施例提供的波导功分单元的示例性的结构示意图(截面图)。参加图13a，波导功分单元300还包括波导通道结构6，该波导通道结构6具有主传输口和多个子传输口，子传输口的数量与第二波导馈电结构5的第二传输口的数量相同，且各子传输口与各第二波导馈电结构6的第二传输口对应设置。波导通道结构6的主传输口可以通过接口从外部接收射频信号，再通过各子传输口将射频信号传输给各第二波导馈电结构5。
波导通道结构6可以具有多种类型的结构，其形状及尺寸均具有多种实施方式，只要能够将从外部接收到的射频信号传输给各第二波导馈电结构5即可。以下以一个具体实施例说明波导通道结构6的具体结构。
波导通道结构6包括主波导通道61和多组子波导通道组，其中，主波导通道61的其中一个端口用作上述主传输口，用于从外部接收射频信号，例如与接收器连接。多组子波导通道组沿由主传输口向各子传输口的方向(即，射频信号的传输方向)依次连接，且各相邻的两组子波导通道组中，更靠近子传输口的一组子波导通道组中的子波导通道的数量是另一组子波导通道组中的子波导通道的数量的2倍，且更靠近子传输口的一组子波导通道组中的各子波导通道的一端与另一组子波导通道组中的其中两个子波导通道的一端对应连接。最靠近主波导通道61的子波导通道组中有两个子波导通道，且二者的一端均与主波导通道61远离主传输口的一端连接；最靠近第二波导馈电结构5的子波导通道组中的各子波导通道的一端用作上述子传输口。
例如，图13a示出了三组子波导通道组，沿由主传输口向各子传输口的方向分别为第一组子波导通道组、第二组子波导通道组和第三组子波导通道组，其中，第一组子波导通道组包括两个子波导通道621；第 二组子波导通道组包括四个子波导通道622；第三组子波导通道组包括八个子波导通道623。其中，第一组子波导通道组最靠近主波导通道61，该第一组子波导通道组中的两个子波导通道621的一端均与主波导通道61远离主传输口的一端连接；最靠近第二波导馈电结构5的子波导通道组为第三组子波导通道组，该第三组子波导通道组中的八个子波导通道623的一端用作上述子传输口，与八个第二波导馈电结构5对应设置。图13a仅示意性地示出了波导通道结构6内部的主波导通道61和各子波导通道的结构。
在一些示例中，各相邻的两组子波导通道组中，其中一组子波导通道组中的子波导通道的延伸方向和与之连接的另一组子波导通道组中的子波导通道的延伸方向相互垂直。例如，如图13a所示，第一组子波导通道组中的各子波导通道621的延伸方向和与之相连的第二组子波导通道组中的各子波导通道622的延伸方向相互垂直；第二组子波导通道组中的各子波导通道622的延伸方向和与之相连的第三组子波导通道组中的各子波导通道623的延伸方向相互垂直。
需要说明的是，如图4a所示，波导通道结构6中的主波导通道61和各子波导通道均在平行于移相器单元200的基板所在平面的平面内延伸，而第二波导馈电结构5的空腔的延伸方向与该平面相互垂直。
在一些示例中，至少一组子波导通道组中的至少一个子波导通道的至少一部分呈弯折状。这样可以延长射频信号的传输路径，从而既有助于实现波导尺寸的小型化，又可以降低损耗。当然，在实际应用中，主波导通道61也可以呈弯折状。
呈弯折状的子波导通道例如可以包括至少两个直通道段，各相邻的两个直通道段在其延伸方向上的轴线相互平行，且各相邻的两个所述直 通道段之间连接有弯折通道段。例如，图13b为图13a的I区域中子波导通道的局部放大图。参见图11b，以由两个子波导通道623构成的通道结构为例，该通道结构包括三个直通道段623a，三个直通道段623a在其延伸方向上的轴线(B1、B2和B3)相互平行，且各相邻的两个直通道段623a之间连接有弯折通道段623b。弯折通道段623b用于实现相邻的两个直通道段623a之间的过渡，同时可以延长通道结构的总路径。当然，在实际应用中，呈弯折状的子波导通道还可以采用其他任意结构，只要能够延长子波导通道的路径即可。
一些示例中，主波导通道61包括口径不同，且依次连接的多个主通道段，且越靠近主传输口，主通道段61的口径越小。例如，如图13a所示，主通道段61包括两个主通道段，且靠近主传输口的主通道段口径小于远离主传输口的主通道段口径。
本实施例提供的相控阵天线中，辐射贴片3可以具有多种类型的结构，其形状及尺寸均具有多种实施方式，只要能够保证辐射贴片3的谐振频率在天线的工作频段范围内即可。以下以多个实施例说明辐射贴片3的具体结构。
在一些示例中，参见图14-图19，辐射贴片3包括相连的、且同层设置的第一贴片31和第二贴片32。第一贴片31被配置为将第一波导馈电结构2的第一传输口P1所传输的线极化辐射信号分解为两个正交且无相位差的第一线极化子信号和第二线极化子信号。线极化辐射信号的极化方向为E1，第一线极化子信号的极化方向为E11，第二线极化子信号的极化方向为E12。第二贴片32被配置为使第一线极化子信号和第二线极化子信号形成圆极化辐射信号，换言之，第二贴片32被配置为使第一线极化子信号和第二线极化子信号的相位差为90°或270°。
需要说明的是，第一线极化子信号和第二线极化子信号相当于将线极化辐射信号分解为互相垂直的两个分量，因此第一线极化子信号和第二线极化子信号的振幅相同，基于上述，若该第一线极化子信号和第二线极化子信号相位差相差90°或270°，则第一线极化子信号和第二线极化子信号能够形成圆极化辐射信号。
在一些示例中，继续参见图14-图19，辐射贴片3的第一贴片31的形状可以为中心对称图形，辐射贴片3的第二贴片32可以包括第一子贴片32a和第二子贴片32b。其中，第一子贴片32a和第二子贴片32b沿第一贴片31的对称中心(例如图中O1)对称设置，且第一子贴片32a和第二子贴片32b的形状可以相同。其中，辐射贴片3的第一贴片31的形状可以采用各种类型的中心对称图形，例如正方形、长方形、圆形、菱形等，在此不做限制。第一子贴片32a和第二子贴片32b的形状可以包括各种类型的形状，例如正方形、长方形、椭圆形、圆形、菱形、三角形等，在此不做限制。
在一些示例中，参见图14-图17，第一贴片31的形状为正方形，并且，第一贴片31的一对角线的延伸方向E2与第一波导馈电结构2的第一传输口P1传输的线极化辐射信号的极化方向E1大致平行，换言之，第一贴片31的一对角线的延伸方向E2与第一波导馈电结构2的第一传输口P1传输的线极化辐射信号的极化方向E1之间的夹角的角度大致为0°，从而，参见图16(a)，采用正方形的第一贴片31能够将极化方向为E1的线极化辐射信号分解为两个垂直正交且无相位差的极化方向为E11的第一线极化子信号和极化方向为E12的第二线极化子信号。为正方形的第一贴片31具有相连的四条边，其中，第一边与第二边相对设置，第三边与第四边相对设置，第一子贴片32a连接在第一贴片31的 第一边，第二子贴片32b连接在第一贴片31的第二边，换言之，第一子贴片32a和第二子贴片32b沿第一贴片31相对设置，参见图16(b)，在正方形的第一贴片31上连接第一子贴片32a或第二子贴片32b，能够改变极化方向为E11的第一线极化子信号和极化方向为E12的第二线极化子信号中其中一个分量的相位，此处以改变极化方向为E11的第一线极化子信号的相位为例，使得极化方向为E11的第一线极化子信号和极化方向为E12的第二线极化子信号之间的相位差为90°或270°，从而极化方向为E11的第一线极化子信号和极化方向为E12的第二线极化子信号能够形成圆极化辐射信号。
在一些示例中，参见图15、图17，第一子贴片32a与第一贴片31的第一边相连，第一子贴片32a与第一边相连的边的边长可以小于第一边的边长，也即第一子贴片32a的边长可以小于第一贴片31的边长，在一些示例中，第一子贴片32a与第一贴片31的第一边相连的边的中点与第一贴片31的第一边的中点重合(例如图中O2所示)。第二子贴片32b与第一贴片31的第二边相连，第二子贴片32b与第二边相连的边的边长可以小于第二边的边长，也即第二子贴片32b的边长可以小于第一贴片31的边长，在一些示例中，第二子贴片32b与第一贴片31的第二边相连的边的中点与第一贴片31的第二边的中点重合(例如图中O3所示)。
在一些示例中，第一子贴片32a和第二子贴片32b的形状可以包括各种类型的形状，例如，参见图15，第一子贴片32a和第二子贴片32b的形状可以为半圆形，在这种情况下，第一子贴片32a具有弧边和直径边，第一子贴片32a通过直径边连接第一贴片31的第一边，同理，第二子贴片32b具有弧边和直径边，第二子贴片32b的通过直径边连接第 一贴片31的第二边。又例如，参见图17，第一子贴片32a和第二子贴片32b的形状可以为矩形，在这种情况下，第一子贴片32a具有四条边，其通过任一条边连接主体结构31的第一边，同理，第二子贴片32b具有四条边，其通过任一条边接主体结构31的第二边。图17中以第一子贴片32a和第二子贴片32b的形状为长方形为例，第一子贴片32a通过长边连接主体结构31的第一边，第二子贴片32b通过长边连接主体结构31的第二边。
在一些示例中，参见图18，第一贴片31、第一子贴片32a、第二子贴片32b均可以为矩形，第一贴片31、第一子贴片32a、第二子贴片32b相连组成一矩形的辐射贴片3，具体地，第一贴片31、第一子贴片32a、第二子贴片32b均可以长方形，第一子贴片32a和第二子贴片32b的长边，与第一贴片31的短边长度相等，第一子贴片32a通过其长边连接第一贴片31的短边(第一边)，第二子贴片32b通过其长边连接第一贴片31的短边(第二边)，从而第一贴片31、第一子贴片32a、第二子贴片32b相连形成一规则的长方形。为矩形的辐射贴片3的一对角线的延伸方向E3与第一波导馈电结构2的第一传输口P1传输的线极化辐射信号的极化方向之间的夹角范围在0°～45°之间，具体地夹角角度，可以根据矩形的辐射贴片3各边的边长而调节，只要能使得分解出的第一线极化子信号E11和第二线极化子信号E12垂直正交且相位差为90°或270°即可，在此不做限定。
在一些示例中，还可以在辐射贴片3上设置突出部或缺口部等，实现辐射信号的圆极化。参见图19，以第一贴片31、第一子贴片32a、第二子贴片32b均可以为矩形，第一贴片31、第一子贴片32a、第二子贴片32b相连组成一矩形的辐射贴片3为例，为矩形的辐射贴片3的两条 短边分别设置有一缺口部K1，缺口部的K1的设置位置，可以在其设置的短边的中点。在一些示例中，还可以在辐射贴片3上设置突出部，例如，在辐射贴片3的每条短边的两端，分别设置一突出部P1，每个突出部P1的延伸方向可以与辐射贴片3的短边的延伸方向相同，在此不做限制。
当然，辐射贴片3还可以有更多的实施方式，例如，可以在矩形的辐射贴片3上切处任一角，使得极化方向为E11的第一线极化子信号和极化方向为E12的第二线极化子信号垂直正交且相位差为90°或270°，在此不做限制。
在一些示例中，介质基板1包括玻璃基板、石英基板、聚四氟乙烯玻璃纤维压板、酚醛纸单元压板、酚醛玻璃布单元压板的任一种，还可以采用泡沫基板、印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)等。介质基板的厚度范围在10微米～10毫米之间。
在一些示例中，辐射贴片3的材料包括铝、银、金、铬、钼、镍或铁等金属的至少一种。
参见图20-图21，以本实施例提供的相控阵天线进行仿真，所仿真的相控阵天线的参数如下：辐射贴片3的厚度为2um，介质基板采用玻璃，且厚度为0.5mm，第一波导馈电结构2的结构如图9所示，包括矩形波导腔体的脊波导结构21和矩形波导腔体的馈出波导结构22，其中，脊波导结构21的尺寸为外径为8.5mm×8.5mm，内径(即波导腔体的口径)为6.5mm×6.5mm，馈出波导结构22的波导腔体的口径为4.5mm×4.5mm。其中，图20为该相控阵天线的轴比仿真波形图，图21为该相控阵天线的增益仿真波形图。将上述相控阵天线的馈出波导结构22换位圆形波导腔体，图22为该相控阵天线的仿真波形图。由上述仿 真波形图可知，本实施例提供的相控阵天线的轴比、增益均良好。
在另一些示例中，图23a为本实施例提供的辐射贴片一种示例性的结构示意图之五。图23b为本实施例提供的辐射贴片一种示例性的结构示意图之五(尺寸图)。参加图23a和图23b，辐射贴片3包括相连的、且同层设置的第一贴片33和第二贴片34。第一贴片33被配置为将第一波导馈电结构2的第一传输口P1所传输的线极化辐射信号分解为两个正交且无相位差的第一线极化子信号和第二线极化子信号。线极化辐射信号的极化方向为E1，第一线极化子信号的极化方向为E11，第二线极化子信号的极化方向为E12。第二贴片34被配置为使第一线极化子信号和第二线极化子信号形成圆极化辐射信号，换言之，第二贴片34被配置为使第一线极化子信号和第二线极化子信号的相位差为90°或270°。
在一些示例中，参见图23a和图23b，辐射贴片3的第一贴片33的形状可以为中心对称图形，辐射贴片3的第二贴片34可以包括第一子贴片34a、第二子贴片34b、第三子贴片34c和第四子贴片34d。其中，第一子贴片34a和第二子贴片34b相对于第一贴片33的第一对称轴线E3对称设置；第三子贴片34c和第四子贴片34d相对于第一贴片33的第二对称轴线E4对称设置；第一对称轴线E3与第二对称轴线E4相对垂直。
第一子贴片34a和第二子贴片34b的形状可以相同；第三子贴片34c和第四子贴片34d的形状可以相同。其中，辐射贴片3的第一贴片33的形状可以采用各种类型的中心对称图形，例如正方形、长方形、圆形、菱形等，在此不做限制。第一子贴片34a、第二子贴片34b、第三子贴片34c和第四子贴片34d的形状可以包括各种类型的形状，例如正方形、 长方形、椭圆形、圆形、菱形、三角形等，在此不做限制。
在一些示例中，参见图23a和图23b，第一贴片33的形状为正方形，并且，第一贴片33的一对角线的延伸方向E2与第一波导馈电结构2的第一传输口P1传输的线极化辐射信号的极化方向E1大致平行，换言之，第一贴片33的一对角线的延伸方向E2与第一波导馈电结构2的第一传输口P1传输的线极化辐射信号的极化方向E1之间的夹角的角度大致为0°，从而，采用正方形的第一贴片33能够将极化方向为E1的线极化辐射信号分解为两个垂直正交且无相位差的极化方向为E11的第一线极化子信号和极化方向为E12的第二线极化子信号。为正方形的第一贴片33具有相连的四条边，其中，第一边与第二边相对设置，第三边与第四边相对设置，第一子贴片34a连接在第一贴片33的第一边，第二子贴片34b连接在第一贴片33的第二边，第三子贴片34c连接在第一贴片33的第三边，第四子贴片34d连接在第一贴片33的第四边，换言之，第一子贴片34a和第二子贴片34b相对设置，第三子贴片34c和第四子贴片34d相对设置。
在正方形的第一贴片33上连接第一子贴片34a和第二子贴片34b，能够改变极化方向为E11的第一线极化子信号的相位；在正方形的第一贴片33上连接第三子贴片34c和第四子贴片34d，能够改变极化方向为E12的第二线极化子信号的相位，使得极化方向为E11的第一线极化子信号和极化方向为E12的第二线极化子信号之间的相位差为90°或270°，从而极化方向为E11的第一线极化子信号和极化方向为E12的第二线极化子信号能够形成圆极化辐射信号。
在一些示例中，第一子贴片34a与第一贴片33的第一边相连的边的边长大于第三子贴片34c与第一贴片33的第三边相连的边的边长， 即，第一子贴片34a在第一对称轴线E3上的宽度大于第三子贴片34c在第二对称轴线E4上的宽度；第一子贴片34a在垂直于第一对称轴线E3的方向上的长度大于第三子贴片34c在垂直于第二对称轴线E4的方向上的长度。这样，可以减小辐射贴片3在介质基板1上的正投影面积，减少对第一波导馈电结构2的第一传输口P1的遮挡，从而有助于降低回波损耗。
在一些示例中，第一子贴片34a与第一贴片33的第一边相连的边的边长小于或等于第一贴片33的第一边的边长，且第一子贴片34a与第一贴片33的第一边相连的边的中点与第一贴片33的第一边的中点重合(例如图23a中O2所示)；第二子贴片34b与第一贴片33的第二边相连的边的边长小于或等于第一贴片33的第二边的边长，且第二子贴片34b与第一贴片33的第二边相连的边的中点与第一贴片33的第二边的中点重合；第三子贴片34c与第一贴片33的第三边相连的边的边长小于第一贴片33的第三边的边长，且第三子贴片34c与第一贴片33的第三边相连的边的中点与第一贴片33的第三边的中点重合(例如图23a中O3所示)；第四子贴片34d与第一贴片33的第四边相连的边的边长小于第一贴片33的第四边的边长，且第四子贴片34d与第一贴片33的第四边相连的边的中点与第一贴片33的第四边的中点重合。
在一些示例中，第一子贴片32a和第二子贴片32b的形状可以包括各种类型的形状，例如，参见图23b，第一子贴片34a、第二子贴片34b、第三子贴片34c和第四子贴片34d均包括相连的矩形部341和梯形部342，其中，矩形部341的边与第一贴片33对应的边相连；梯形部342的长底边与矩形部341远离第一贴片33的边相连。这样可以进一步减小辐射贴片3在介质基板1上的正投影面积，减少对第一波导馈电结构 2的第一传输口P1的遮挡，从而有助于降低回波损耗。梯形部342例如为等腰梯形。
综上所述，本实施例提供的相控阵天线，其能够减少波导辐射单元、波导功分单元所占的空间，从而能够减小相控阵天线的整体厚度(不超过30mm)；同时，还可以降低损耗，例如降低移相器单元与波导辐射单元之间的匹配插损，从而可以将总体插损控制在1dB以内。
可以解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (16)

  1. 一种相控阵天线，其特征在于，包括波导辐射单元、移相器单元和波导功分单元，其中，所述波导辐射单元包括介质基板和分别设置在所述介质基板的两相对侧的辐射贴片和第一波导馈电结构，所述辐射贴片和所述第一波导馈电结构的数量相同，且各所述第一波导馈电结构的第一传输口与所述辐射贴片对应设置；
    所述移相器单元包括移相器，所述移相器的数量与所述第一波导馈电结构的数量相同，且各所述移相器的第一馈电区域与各所述第一波导馈电结构的第二传输口对应设置；
    所述波导功分单元包括多个第二波导馈电结构，各所述第二波导馈电结构的第一传输口与至少一个所述移相器的第二馈电区域对应；
    各所述第一波导馈电结构和各所述第二波导馈电结构均包括脊波导结构；所述脊波导结构具有至少一个侧壁，所述至少一个所述侧壁相连限定出所述脊波导结构的波导腔体；其中，所述至少一个所述侧壁上设置至少一条向所述波导腔体凸起的脊棱。
  2. 根据权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，各所述第一波导馈电结构的所述脊波导结构具有相连的六个所述侧壁，分别为相对的两个第一侧壁、相对的两个第二侧壁和相对的两个第三侧壁，其中，每个所述第三侧壁均连接于其中一个所述第一侧壁和其中一个所述第二侧壁之间；每个所述第一侧壁均连接于其中一个所述第二侧壁和其中一个所述第三侧壁之间；
    所述第一侧壁与所述线极化辐射信号的极化方向相互垂直，且在两个所述第一侧壁上分别设置有第一脊棱和第二脊棱，所述线极化辐射信 号的极化方向与所述第一脊棱和所述第二脊棱之间的连线平行；
    两个所述第三侧壁沿第一方向相对设置，且每个所述第三侧壁均与所述第一方向相互垂直，所述第一传输口所传输的线极化辐射信号分解为两个正交且无相位差的第一线极化子信号和第二线极化子信号，所述第一方向为所述第一线极化子信号的极化方向。
  3. 根据权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，各所述第二波导馈电结构的所述脊波导结构具有相连的四个所述侧壁，分别为相对的两个第四侧壁和相对的两个第五侧壁，其中，
    所述第四侧壁与所述线极化辐射信号的极化方向相互垂直，且在两个所述第四侧壁上分别设置有第三脊棱和第四脊棱，所述第一传输口所传输的线极化辐射信号的极化方向与所述第三脊棱和所述第四脊棱之间的连线平行。
  4. 根据权利要求1-3任意一项所述的相控阵天线，其特征在于，所述波导功分单元还包括波导通道结构，所述波导通道结构具有主传输口和多个子传输口，所述子传输口的数量与所述第二波导馈电结构的第二传输口的数量相同，且各所述子传输口与各所述第二波导馈电结构的第二传输口对应设置。
  5. 根据权利要求4所述的相控阵天线，其特征在于，所述波导通道结构包括主波导通道和多组子波导通道组，其中，所述主波导通道的其中一个端口用作所述主传输口；
    多组所述子波导通道组沿由所述主传输口向各所述子传输口的方向依次连接，且各相邻的两组所述子波导通道组中，更靠近所述子传输 口的一组子波导通道组中的子波导通道的数量是另一组子波导通道组中的子波导通道的数量的2倍，且更靠近所述子传输口的一组子波导通道组中的各子波导通道的一端与另一组子波导通道组中的其中两个子波导通道的一端对应连接；
    最靠近所述主波导通道的子波导通道组中有两个子波导通道，且二者的一端均与所述主波导通道远离所述主传输口的一端连接；最靠近所述第二波导馈电结构的子波导通道组中的各子波导通道的一端用作所述子传输口。
  6. 根据权利要求5所述的相控阵天线，其特征在于，各相邻的两组所述子波导通道组中，其中一组子波导通道组中的子波导通道的延伸方向和与之连接的另一组子波导通道组中的子波导通道的延伸方向相互垂直。
  7. 根据权利要求5所述的相控阵天线，其特征在于，至少一组所述子波导通道组中的至少一个所述子波导通道的至少一部分呈弯折状。
  8. 根据权利要求7所述的相控阵天线，其特征在于，至少一组所述子波导通道组中的各所述子波导通道包括至少两个直通道段，各相邻的两个所述直通道段在其延伸方向上的轴线相互平行，且各相邻的两个所述直通道段之间连接有弯折通道段。
  9. 根据权利要求5所述的相控阵天线，其特征在于，所述主波导通道包括口径不同，且依次连接的多个主通道段，且越靠近所述主传输口，所述主通道段的口径越小。
  10. 根据权利要求4所述的相控阵天线，其特征在于，所述波导功分单元还包括连接波导结构，所述连接波导结构的数量与所述第二波导馈电结构的数量相同，且各所述连接波导结构的第一传输口与至少一个所述移相器的第二馈电区域对应设置；各所述连接波导结构的第二传输口与各所述第二波导馈电结构的第一传输口对应设置。
  11. 根据权利要求1-3任意一项所述的相控阵天线，其特征在于，所述辐射贴片包括相连的、且同层设置的第一贴片和第二贴片；所述第一贴片被配置为将所述第一传输口所传输的线极化辐射信号分解为两个正交且无相位差的第一线极化子信号和第二线极化子信号；所述第二贴片被配置为使所述第一线极化子信号和所述第二线极化子信号形成圆极化辐射信号。
  12. 根据权利要求11所述的相控阵天线，其特征在于，所述第一贴片的形状为中心对称图形；所述第二贴片包括第一子贴片、第二子贴片、第三子贴片和第四子贴片；其中，所述第一子贴片和所述第二子贴片相对于所述第一贴片的第一对称轴线对称设置；所述第三子贴片和第四子贴片相对于所述第一贴片的第二对称轴线对称设置；所述第一对称轴线与所述第二对称轴线相对垂直。
  13. 根据权利要求12所述的相控阵天线，其特征在于，所述第一贴片的形状为正方形，并且，所述第一贴片的一对角线的延伸方向与所述线极化辐射信号的极化方向平行；所述第一子贴片连接在所述第一贴片的第一边，所述第二子贴片连接在所述第一贴片的第二边，所述第一 边与所述第二边相对；所述第三子贴片连接在所述第一贴片的第三边，所述第四子贴片连接在所述第一贴片的第四边，所述第三边与所述第四边相对。
  14. 根据权利要求13所述的相控阵天线，其特征在于，所述第一子贴片与所述第一边相连的边的边长大于所述第三子贴片与所述第三边相连的边的边长；
    所述第一子贴片在垂直于第一对称轴线的方向上的长度大于所述第三子贴片在垂直于第二对称轴线的方向上的长度。
  15. 根据权利要求13或14所述的相控阵天线，其特征在于，所述第一子贴片与所述第一边相连的边的边长小于或等于所述第一边的边长，且所述第一子贴片与所述第一边相连的边的中点与所述第一边的中点重合；所述第二子贴片与所述第二边相连的边的边长小于或等于所述第二边的边长，且所述第二子贴片与所述第二边相连的边的中点与所述第二边的中点重合；
    所述第三子贴片与所述第三边相连的边的边长小于所述第三边的边长，且所述第三子贴片与所述第三边相连的边的中点与所述第三边的中点重合；所述第四子贴片与所述第四边相连的边的边长小于所述第四边的边长，且所述第四子贴片与所述第四边相连的边的中点与所述第四边的中点重合。
  16. 根据权利要求13或14所述的相控阵天线，其特征在于，所述第一子贴片、第二子贴片、第三子贴片和第四子贴片均包括相连的矩形部和梯形部，其中，所述矩形部的边与所述第一贴片对应的边相连；所 述梯形部的长底边与所述矩形部远离所述第一贴片的边相连。
CN202280000358.7A 2022-02-28 2022-02-28 相控阵天线 Pending CN117157833A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2022/078461 WO2023159625A1 (zh) 2022-02-28 2022-02-28 相控阵天线

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117157833A true CN117157833A (zh) 2023-12-01

Family

ID=87764514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280000358.7A Pending CN117157833A (zh) 2022-02-28 2022-02-28 相控阵天线

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN117157833A (zh)
WO (1) WO2023159625A1 (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105356054A (zh) * 2015-11-11 2016-02-24 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种宽角度波束扫描的超材料相控阵天线
CN106099346A (zh) * 2016-07-08 2016-11-09 深圳市宏腾通电子有限公司 一种圆极化平板波导天线
JPWO2019187758A1 (ja) * 2018-03-29 2021-02-12 日本電気株式会社 アレイアンテナ
US11942693B2 (en) * 2020-03-10 2024-03-26 Boe Technology Group Co., Ltd. Antenna, manufacturing method of the same and antenna system
CN111864317B (zh) * 2020-06-23 2022-03-01 京东方科技集团股份有限公司 移相器及天线

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023159625A1 (zh) 2023-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113169457B (zh) 脊间隙波导以及包括其的多层天线阵列
EP4016733A1 (en) Feed structure, microwave radio-frequency device and antenna
CN112448106B (zh) 馈电结构、微波射频器件及天线
CN113728512B (zh) 移相器及天线
US20230098813A1 (en) Phase shifter and antenna
CN210628497U (zh) 馈电结构、微波射频器件及天线
CN109802233B (zh) 基于谐振腔超表面的双波束双圆极化波导缝隙阵天线
CN112615148A (zh) 基于新型混合馈电网络的超宽带圆极化超表面天线
CN114094338B (zh) 基于液晶波导移相器的4×4太赫兹相控阵天线
CN116888825A (zh) 一种天线
CN110534920B (zh) 柔性巴特勒馈电网络
CN117157833A (zh) 相控阵天线
CN115458892B (zh) 基于圆形siw谐振腔的四路同相不等功分器
US11984633B2 (en) Phase shifter and antenna
CN112838358B (zh) 一种基于3d打印技术的双向辐射同旋向双圆极化天线
US20240222869A1 (en) Antenna
WO2023159635A1 (zh) 移相器和天线
CN219873996U (zh) 一种间隙波导液晶移相器
WO2023206438A1 (zh) 一种天线及电子设备
CN217768722U (zh) 介质集成波导到矩形波导过度的宽带毫米波功率合成器
WO2023155196A1 (zh) 天线和电子装置
CN115986411A (zh) 一种紧凑尺寸的宽带圆极化贴片天线
CN118281561A (zh) 一种基于混合板材的液晶相控阵天线
CN118017185A (zh) 一种宽带矩形-脊波导功分转换器
CN116995431A (zh) 一种移相器及馈源组件

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