CN203386907U

CN203386907U - 可降互耦毫米波相控阵天线单元

Info

Publication number: CN203386907U
Application number: CN201320452006.3U
Authority: CN
Inventors: 张昕; 谭世伟
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2023-07-26

Abstract

本实用新型提供的是一种可降互耦毫米波相控阵天线单元。寄生贴片、主辐射贴片和地板均相互平行，且三者的对称轴重合，寄生贴片位于上层介质板下表面上，主辐射贴片位于中下层介质板上表面；所述矩形贴片位于底层介质板的上表面；所述探针穿过地板、底层介质板，顶端位于底层介质板的上表面，与底层介质板的上表面上的矩形贴片的长边相切，探针中心轴到矩形贴片长边的对称轴的距离和到矩形贴片短边的对称轴的距离相等；所述二面金属墙壁对称的分布在底层介质板上的矩形贴片的长边的对立面。本实用新型可以有效的降低单元天线间的耦合、工作频带宽、增益高、4×4阵列仿真最大增益达22dBi、馈电结构简单。

Description

可降互耦毫米波相控阵天线单元

技术领域

本实用新型涉及的是一种相控阵天线。具体地说是一种应用于毫米波段固态有源相控阵天线中的可以降低单元间耦合的天线单元。

背景技术

由于无线电通信设备和电子信息设备朝着多功能化，小型化，超宽带，频率上移以及与周围环境友好协调的方向发展，这使得宽频带，小型化，高增益，毫米波段天线成为国内外研究的热点课题之一。它涉及到天线的宽带阻抗匹配技术，天线的加载技术，天线的电抗补偿技术等先进技术和工艺。

近几年，随着无线通信事业的大力发展及通信容量的增加，使天线的频段逐渐由低频段发展到高频段。目前已使用的Ku,K,Ka频段也越来越显得拥挤。故毫米波段及亚毫米波段的天线设计是天线发展的必然趋势。随着T/R组件的小型化及数字化的大力发展，使得固态有源相控阵天线的应用范围越来越广。除为了考虑成本外，目前世界上的最先进战机均采用固态有源相控阵天线的形式，且星载天线也渐渐采用有源相控阵形式。故设计毫米波段固态有源相控阵天线单元是天线发展的一种趋势。

毫米波段固态有源相控阵天线单元的形式多种多样，其中最主要的有三种型式:一种是喇叭阵，其阵元隔离度高，性能优良，适合于有源相控阵使用，但其尺寸及重量较大，不适合一些要求小尺寸及低重量的环境中应用；第二种是波导缝隙阵，其非常成熟的设计理念及实际的制作工艺，使其得到一定范围的应用，但其频带较窄，扫描角度有限，对于宽带大角度的扫描受到制约；第三种是微带阵，其虽受到效率低，频带较窄等制约，但其通过适当的改进，仍可以得到高效率，宽频带的天线单元。

对于微带天线的频带，可以有多种途径来展宽，比如选择低的介电常数和厚的介质基板，以及对贴片适当的开槽等等。之前，已经提到采用增加寄生贴片来展宽频带以及提高增益，以及提出用双L型探针馈电的形式来提高天线的频带和增益。但这些方法比较不理想，比如结构复杂，设计繁琐，通用性差，加工成本高，且性能存在一定的缺陷，不宜推广，因此设计一种新型的可以有效的降低单元天线间的互耦的毫米波段固态有源相控阵天线成为一个发展趋势。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种应用于毫米波段可以降低单元间互耦，且具有剖面低、体积小、结构简单、易加工、成本低等特点的可降互耦毫米波相控阵天线单元。

本实用新型的目的是这样实现的：

包括地板、四层介质板、寄生贴片、主辐射贴片、二面金属墙壁、一个探针和一个矩形贴片；寄生贴片、主辐射贴片和地板均相互平行，且三者的对称轴重合，寄生贴片位于上层介质板下表面上，主辐射贴片位于中下层介质板上表面；所述矩形贴片位于底层介质板的上表面；所述探针穿过地板、底层介质板，顶端位于底层介质板的上表面，与底层介质板的上表面上的矩形贴片的长边相切，探针中心轴到矩形贴片长边的对称轴的距离和到矩形贴片短边的对称轴的距离相等；所述二面金属墙壁对称的分布在底层介质板上的矩形贴片的长边的对立面。

本实用新型还可以包括：

1、所述寄生贴片和主辐射贴片均为正方形片，寄生贴片的边长小于主辐射贴片的边长。

2、所述二面金属墙壁完全覆盖四层介质板和地板的端面。

3、在地板的下部连接有馈电同轴电缆，同轴电缆的信号线穿过金属地板后连接到馈电探针上，所述的地板与馈电同轴电缆地线相连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和积极效果：

（1）本实用新型一种新型可降互耦毫米波相控阵天线单元具有在阵列中可以降低单元天线间的互耦、工作频带宽（仿真带宽为48GHz-62GHz）、增益高（工作频带内最大增益达10.9dBi）等优点，单元天线完全满足毫米波段固态有源相控阵天线的要求。

（2）本实用新型一种新型可降互耦毫米波相控阵天线单元由于存在降互耦的两面金属墙壁，使在组成4×4的阵列仿真中，可以看到单元间的耦合得到有效的降低，4×4阵列最大仿真增益达到22dBi，在50GHz-60GHz之间增益稳定，仿真平均增益在20dBi以上。

（3）本实用新型一种新型可降互耦毫米波相控阵天线单元还具有剖面低、馈电结构简单、易加工、成本较低的优点。

本实用新型提供了一种应用于毫米波段固态有源相控阵天线中的可以降低单元间耦合的新型天线单元，其频率覆盖范围为：48GHz----62GHz。

附图说明

图1本实用新型型可降互耦毫米波相控阵天线单元的立体图。

图2本实用新型可降互耦毫米波相控阵天线单元的正面俯视图。

图3本实用新型可降互耦毫米波相控阵天线单元的探针与贴片相切馈电结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型内容做进一步说明，但本实用新型的实际应用形式并不仅限于图示的实施例。

图1为本实用新型一种新型可降互耦毫米波相控阵天线单元的立体图。图2为本实用新型一种新型可降互耦毫米波相控阵天线单元的正面俯视图。如图1和图2所示，一种新型可降互耦毫米波相控阵天线单元包括上层介质板1、寄生贴片2、中上层介质板3、主辐射贴片4、中下层介质板5、矩形贴片6、馈电探针7、底层介质板8、两面金属墙壁9和接地板10。二个辐射贴片单元2和4均为正方形良导体片；贴片6为矩形良导体片；两面金属墙壁9为良导体墙壁，位于矩形贴片6的长边的对立面，且均匀的完全覆盖对立面。

图3为本实用新型一种新型可降互耦毫米波相控阵天线单元的探针与贴片相切馈电结构图。如图3所示，馈电探针7穿过接地板10和底层介质板8，顶端与矩形贴片6在同一个平面，且相切于矩形贴片6的长边；馈电探针7为良导体，其中心对称轴到矩形贴片6的长边的对称轴的距离和到矩形贴片6的短边对称轴的距离均为d。

地板10由良导体制成，其在馈电点位置开圆孔，以方便馈电同轴电缆的信号线可以穿过，从而和馈电探针7相连。地板10和馈电同轴电缆的地线相连。

天线单元在4×4阵列的仿真中其最大增益达到22dBi。

本实用新型一种新型可降互耦毫米波相控阵天线单元达到了如下工作参数：工作带宽48GHz—62GHz；最大增益达到10.9dBi；在阵列中可以有效的降低单元间的耦合；馈电方式新颖，馈电结构简单。同时本实用新型一种新型可降互耦毫米波相控阵天线单元还具有剖面低、结构简单、易加工、成本较低的特点。

虽然本发明以较佳实施实例公开如上，但它们并不是用来限定发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可做各种变化和润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims

1.一种可降互耦毫米波相控阵天线单元，包括地板、四层介质板、寄生贴片、主辐射贴片、二面金属墙壁、一个探针和一个矩形贴片；其特征是：寄生贴片、主辐射贴片和地板均相互平行，且三者的对称轴重合，寄生贴片位于上层介质板下表面上，主辐射贴片位于中下层介质板上表面；所述矩形贴片位于底层介质板的上表面；所述探针穿过地板、底层介质板，顶端位于底层介质板的上表面，与底层介质板的上表面上的矩形贴片的长边相切，探针中心轴到矩形贴片长边的对称轴的距离和到矩形贴片短边的对称轴的距离相等；所述二面金属墙壁对称的分布在底层介质板上的矩形贴片的长边的对立面。

2.根据权利要求1所述的可降互耦毫米波相控阵天线单元，其特征是：所述寄生贴片和主辐射贴片均为正方形片，寄生贴片的边长小于主辐射贴片的边长。

3.根据权利要求1或2所述的可降互耦毫米波相控阵天线单元，其特征是：所述二面金属墙壁完全覆盖四层介质板和地板的端面。

4.根据权利要求1或2所述的可降互耦毫米波相控阵天线单元，其特征是：在地板的下部连接有馈电同轴电缆，同轴电缆的信号线穿过金属地板后连接到馈电探针上，所述的地板与馈电同轴电缆地线相连接。

5.根据权利要求3所述的可降互耦毫米波相控阵天线单元，其特征是：在地板的下部连接有馈电同轴电缆，同轴电缆的信号线穿过金属地板后连接到馈电探针上，所述的地板与馈电同轴电缆地线相连接。