CN202444055U - 微带阵列天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种微带阵列天线，包括：介质基板、波导-微带转换连接部、金属底板以及金属波导；介质基板包括相对的第一表面和第二表面，第一表面作为辐射阵列面，第二表面作为导电接地板；金属底板的中心设置有与金属波导的波导口尺寸相同的孔径，金属底板与导电接地板相粘接；波导-微带转换连接部贯穿介质基板的中心；波导-微带转换连接部具有相对的A面和B面，A面与辐射阵列面共面，B面与金属底板共面；金属波导与金属底板相连接，并通过A面与辐射阵列面相连接。本实用新型的微带阵列天线，金属波导通过波导-微带转换连接部实现对微带阵列天线的馈电，避免了在毫米波波段使用同轴接头，因此降低了天线的馈电损耗，提高了天线效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线领域，尤其涉及一种微带阵列天线。
背景技术
微带阵列天线在微波和毫米波波段应用广泛，微带阵列天线具有重量轻，体积小，易于共形的优点，在卫星通信，移动通信，交通管理系统及雷达系统中都有广泛的应用需求。
常用的微带阵列天线馈电方式为同轴馈电，采用将同轴接头的内导体直接与阵列天线的微带馈线焊接在一起的方式实现馈电。但同轴接头在毫米波波段要求的加工精度很难达到，因此插入损耗很大。而插入损耗很大又导致天线的馈电损耗大，进而致使天线效率低。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例目的在于提供一种新型微带阵列天线，以解决传统微带阵列天线因同轴接头损耗大而导致的一系列的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种微带阵列天线，包括：
介质基板、波导-微带转换连接部、金属底板以及金属波导；
所述介质基板包括相对的第一表面和第二表面，所述第一表面作为辐射阵列面，所述第二表面作为导电接地板；
所述金属底板的中心设置有与所述金属波导的波导口尺寸相同的孔径，所述金属底板与所述导电接地板相粘接；
所述波导-微带转换连接部贯穿所述介质基板的中心；
所述波导-微带转换连接部具有相对的A面和B面，所述A面与所述辐射阵列面共面，所述B面与所述金属底板共面；
所述金属波导与所述金属底板相连接，并通过所述A面与所述辐射阵列面相连接。
优选的，在上述微带阵列天线中，所述辐射阵列面包括辐射单元和微带线馈电网络。
优选的，在上述微带阵列天线中，所述A面包括1个刻槽导体板和2条微带线；
所述微带线位于所述刻槽导体板内，与所述微带线馈电网络相连；
所述刻槽导体板通过金属化通孔和所述导电接地板相连接。
优选的，在上述微带阵列天线中，所述B面包括1个窗口和1个与频率相关的匹配贴片，所述匹配贴片贴在所述窗口的中心。
优选的，在上述微带阵列天线中，所述窗口与所述金属波导的内截面尺寸相同。
优选的，在上述微带阵列天线中，所述辐射单元构成16×16单元方形阵列。
优选的，在上述微带阵列天线中，所述微带线馈电网络的分支与所述辐射单元的非谐振边相连。
从上述的技术方案可以看出，在本实用新型实施例中，金属波导通过波导-微带转换连接部实现对微带阵列天线的馈电，避免了在毫米波波段使用同轴接头，因此降低了天线的馈电损耗，提高了天线效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例所提供的微带阵列天线的一种结构示意图；
图2为本实用新型实施例所提供的辐射阵列面的一种结构示意图；
图3为本实用新型实施例所提供的波导-微带转换连接部A面的结构示意图；
图4为本实用新型实施例所提供的波导-微带转换连接部B面的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例公开了一种新型微带阵列天线，以解决传统微带阵列天线因同轴接头损耗大而导致的一系列问题。
图1示出了上述微带阵列天线的一种结构，包括：
介质基板1、波导-微带转换连接部4、金属底板(图中未显示)以及金属波导5。
其中：
介质基板1包括相对的第一表面和第二表面，上述第一表面和第二表面均为金属面，第一表面经过蚀刻形成辐射阵列面2，第二表面作为导电接地板3；
上述金属底板与导电接地板3相粘接，在金属底板的中心设置有与金属波导5的波导口尺寸相同的孔径(一般为矩形，视金属波导5波导口的形状而定)；
波导-微带转换连接部4贯穿介质基板1的中心。波导-微带转换连接部4具有相对的A面和B面，并且，A面与辐射阵列面2共面，B面与金属底板共面，并与金属底板的孔径相连；
金属波导5亦与上述金属底板相连接，并通过波导-微带转换连接部4的A面与辐射阵列面2相连。
在具体实施时，上述金属底板的中心可留有螺钉孔，便于金属波导5与天线接地板相连。金属波导5可通过波导法兰以及螺钉固定于金属底板上，固定后，金属波导5的波导口与金属底板的孔径相对准。
可以看出，在本实用新型实施例中，金属波导5可通过波导-微带转换连接部4实现对微带阵列天线的馈电，避免了在毫米波波段使用同轴接头，因此降低了天线的馈电损耗，提高了天线的效率。
上述辐射阵列面一般包括辐射单元和微带线馈电网络。
辐射阵列面可为串馈方式，也可为并馈方式，并馈方式可以比较好得控制天线方向图的对称性。
有鉴于此，在本实用新型其他实施例中，请参见图2，上述辐射阵列面2可包括辐射单元6和微带线馈电网络7。微带线馈电网络7的分支与辐射单元6的非谐振边相连以实现并馈馈电。
在本实施例中，上述金属波导5通过波导-微带转换连接部4对微带线馈电网络7进行馈电。
进一步的，上述辐射单元6的谐振边长为λg/2(λg为导波波长)，相邻两辐射单元6之间的间距视天线性能指标而定，范围在0.6λg～0.8λg之间。
在本实用新型其他实施例中，上述微带线馈电网络7可采用加权的方法降低旁瓣。在具体实施时，通过调整微带线馈电网络7中的微带线宽度来实现微带线两端的辐射单元6的不等功分，并通过不等功分对辐射单元6进行馈电以实现加权。
下面将对波导-微带转换连接部4的结构进行详细描述。
图3示出了上述波导-微带转换连接部4的A面的一种结构，其可包括1个刻槽导体板8和2条微带线9，上述2条微带线9位于刻槽导体板8内，与微带线馈电网络7相连。当然，微带线9也可直接由微带线馈电网络7提供。金属化通孔10连接刻槽导体板8和导电接地板3，从而将刻槽导体板8接地。
此外，上述各个金属化通孔10围成一个矩形，并且金属化通孔是金属化的，因此，相当于将矩形内外侧的介质用金属隔开，从而，形成近似封闭的波导到微带或微带到波导的转换通道，实现电磁波传输从波导到微带的转换。
图4示出了上述B面的一种结构，其包括1个窗口11(窗口11可通过对B面进行蚀刻而制备出来)和1个与频率相关的匹配贴片12，匹配贴片12贴在窗口11中心。窗口11的尺寸与金属波导5的内截面尺寸相同，而匹配贴片12的尺寸与频率相关。
由上可知，在微带阵列天线作为发射天线时，电磁波可由金属波导5输入，经过B面的窗口11，馈送到微带线馈电网络7，最后通过辐射单元6辐射到自由空间。
在本实用新型其他实施例中，仍请参见图2，可由256个辐射单元6构成16×16的单元方形阵列。在本实施例中，E面方向图3dB波束宽度为4°，H面方向图3dB波束宽度为4.5°，旁瓣-15dB，波束形状近似为笔形波束，在37.5GHz的中心频率，效率约为50％，在1GHz的带宽内增益降低小于2dB，旁瓣升高小于2dB。
当然，本领域技术人员还可根据需要选用其他阵列排列方式，在此不作赘述。
此外，在本实用新型其他实施例中，上述介质基板1的第一表面和第二表面两面覆铜的板材可以选用Rogers5880材料，该材料的介电常数为2.2，损耗角正切为0.0009，介质厚度0.127mm(Rogers5880介电常数低，在高频损耗小)。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种微带阵列天线，其特征在于，包括：
介质基板、波导-微带转换连接部、金属底板以及金属波导；
所述介质基板包括相对的第一表面和第二表面，所述第一表面作为辐射阵列面，所述第二表面作为导电接地板；
所述金属底板的中心设置有与所述金属波导的波导口尺寸相同的孔径，所述金属底板与所述导电接地板相粘接；
所述波导-微带转换连接部贯穿所述介质基板的中心；
所述波导-微带转换连接部具有相对的A面和B面，所述A面与所述辐射阵列面共面，所述B面与所述金属底板共面；
所述金属波导与所述金属底板相连接，并通过所述A面与所述辐射阵列面相连接。
2.根据权利要求1所述的微带阵列天线，其特征在于，
所述辐射阵列面包括辐射单元和微带线馈电网络。
3.根据权利要求2所述的微带阵列天线，其特征在于，
所述A面包括1个刻槽导体板和2条微带线；
所述微带线位于所述刻槽导体板内，与所述微带线馈电网络相连；
所述刻槽导体板通过金属化通孔和所述导电接地板相连接。
4.根据权利要求2所述的微带阵列天线，其特征在于，
所述B面包括1个窗口和1个与频率相关的匹配贴片，所述匹配贴片贴在所述窗口的中心。
5.根据权利要求4所述的微带阵列天线，其特征在于，
所述窗口与所述金属波导的内截面尺寸相同。
6.根据权利要求2-5任一项所述的微带阵列天线，其特征在于，
所述辐射单元构成16×16单元方形阵列。
7.根据权利要求2-5任一项所述的微带阵列天线，其特征在于，
所述微带线馈电网络的分支与所述辐射单元的非谐振边相连。
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