CN210379420U

CN210379420U - Ku波段串馈微带天线

Info

Publication number: CN210379420U
Application number: CN201921502555.0U
Authority: CN
Inventors: 张琰; 杨燕; 李小绵; 崔卫东; 李秋; 贾先
Original assignee: Xian Siyuan University
Current assignee: Xian Siyuan University
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2020-04-21
Anticipated expiration: 2029-09-10

Abstract

本实用新型提供一种Ku波段串馈微带天线。Ku波段串馈微带天线，包括：微带馈电端；窄边耦合器，所述窄边耦合器的一端与所述微带馈电端相连接；交指耦合器，所述交指耦合器的一端与所述窄边耦合器的另一端相连接；功分微带功分器，所述功分微带功分器的一端与所述交指耦合器的另一端相连接；多个微带双层贴片天线，多个所述微带双层贴片天线分别与所述窄边耦合器、所述交指耦合器和所述功分微带功分器相连接。本实用新型提供的Ku波段串馈微带天线具有单元数较多、工作带宽较宽、副瓣低、易于与后端接收机、频综等集成的优点。

Description

Ku波段串馈微带天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种Ku波段串馈微带天线。

背景技术

微带天线具有低剖面、重量轻、体积小的优点，广泛应用在雷达和通信领域，微带天线接馈电方式，可分为并馈和串馈。并馈微带天线阵中，从馈电点到每一个辐射单元的馈线长度一样，故当阵列较大时，馈线损耗极大，会失去实用价值。串馈微带天线阵的馈线比较短，减小了馈线引入的辐射损耗和散射损耗，天线波束指向会随频率变化而发生变化。

串馈微带天线阵列，一般分为串馈贴片阵和串馈梳齿阵。申请号为201610340820.4所公开的一种串馈微带阵列天线设计方法，其提出的阵列天线就属于串馈贴片阵，该专利公开了串馈微带天线设计方法，通过不同的贴片尺寸获得每个单元不同的激励电流，进而使天线具有要求的副瓣电平。

申请号为201710729018.9所公开的一种结合并馈功分网络的微带串馈阵列天线，其先用功率分配器构成并馈网络，再在微带串馈阵列端点馈电。

这些串馈贴片天线阵列的单元数都较少，当串馈单元数大于6或7个以上时，单元间的反射，互耦严重影响每个天线单元的相位和幅度，进而使阵列方向图变差，副瓣抬高，天线方向图畸变。若从阵列中心馈电，例如申请号201621355901.3所公开的一种串馈微带阵列天线，可以具有较多的阵列单元，但这种形式的微带阵列天线带宽较窄。

《K波段串馈微带贴片天线设计分析》(微波学报；2010年8月)设计了一种采用梳齿形馈电方式，1×16单元的贴片阵列天线，改天线采用中心馈电方式，带宽较窄。申请号2017111704910.4公开的一种串馈贴片阵列，其带宽较窄。

因此，有必要提供一种Ku波段串馈微带天线解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种单元数较多、工作带宽较宽、副瓣低、易于与后端接收机、频综等集成的Ku波段串馈微带天线。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的Ku波段串馈微带天线，包括：微带馈电端；窄边耦合器，所述窄边耦合器的一端与所述微带馈电端相连接；交指耦合器，所述交指耦合器的一端与所述窄边耦合器的另一端相连接；功分微带功分器，所述功分微带功分器的一端与所述交指耦合器的另一端相连接；多个微带双层贴片天线，多个所述微带双层贴片天线分别与所述窄边耦合器、所述交指耦合器和所述功分微带功分器相连接。

优选的，所述窄边耦合器包括主通道和耦合通道，所述主通道上设有主通道耦合段。

优选的，所述主通道6为50Ω传输线。

与相关技术相比较，本实用新型提供的Ku波段串馈微带天线具有如下有益效果：

本实用新型提供一种Ku波段串馈微带天线，采用梳状馈电，阵列口径进行辐度加权，采用窄边耦合，交指耦合、功分微带功分器等方式，实现不同的加权量；微带天线采用双层平面贴片天线的形式，信号从微带馈电端馈入天线，经过不同的窄边耦合器、交指耦合器和功分微带功分器传输到每个微带双层贴片天线，再辐射到空间中，形成所需的方向图；窄边耦合器由主通道和耦合通道组成。主通道为50Ω传输线，主通道耦合段和耦合通道组成的耦合线阻值也应近似为50Ω，以保证传输线较小的驻波特性，具体线宽通过电磁仿真软件优化确定；微带功分器采用通常的不等功分器加补偿的形成,到天线单元的输出端采用指数阻抗变换形式微带线，以减小微带线长度，节省空间。

附图说明

图1为本实用新型提供的Ku波段串馈微带天线第一实施例的结构示意图；

图2为图1所示的窄边耦合器的示意图；

图3为图1所示的交指耦合器的示意图；

图4为图1所示的功分微带功分器的示意图；

图5为第一实施例的天线驻波图；

图6为第一实施例的18GHz时天线方向图；

图7为第一实施例的17.4GHz时天线方向图；

图8为本实用新型提供的Ku波段串馈微带天线第二实施例的示意图；

图9为图8所示的A部分的放大示意图。

图中标号：1、窄边耦合器，2、交指耦合器，3、功分微带功分器，4、微带双层贴片天线，5、微带馈电端，6、主通道，7、耦合通道，8、主通道耦合，9、支撑板，10、定位槽，11、安装板，12、卡槽，13、固定块，14、第一凹槽，15、卡块，16、丝杆，17、制动块，18、第二凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。

第一实施例

请结合参阅图1-图7，在本实用新型的第一实施例中，Ku波段串馈微带天线包括：微带馈电端5；窄边耦合器1，所述窄边耦合器1的一端与所述微带馈电端5相连接；交指耦合器2，所述交指耦合器2的一端与所述窄边耦合器1的另一端相连接；功分微带功分器3，所述功分微带功分器3的一端与所述交指耦合器2的另一端相连接；多个微带双层贴片天线4，多个所述微带双层贴片天线4分别与所述窄边耦合器1、所述交指耦合器2和所述功分微带功分器3相连接。

所述窄边耦合器1包括主通道6和耦合通道7，所述主通道6上设有主通道耦合段8。

所述主通道6为50Ω传输线。

使用时：

1、根据要求的天线副瓣电平，计算出每个单元的幅度分布，并计算出每个单元馈电的功率分配量。

2、根据不同的功率分配量，采用相应的功分方式，一般小于-13db选择窄边耦合，大于-13db小于-5db选择交指耦合，大于-5db选择不等分功分器来实现。

3、根据不同的功率分配要求，对所需要的功分器进行仿真优化设计，调节窄边耦合功分器耦合线间距，获得需要的功分比，交指耦合功分器调节交指深度获得需要的功分比。

4、仿真优化完成后，组合成串馈馈电网络，计算每个单元的输入功率。

5、采用一般的双层微带天线作为辐射单元。

6、馈电网络与辐射单元组合，得到需要的串馈微带天线。

如图5-图7所示：

1)根据一般的串馈天线理论和技术要求，已知频率为Ku波段，带宽1GHz，计算出天线单元间距为11mm，单元数量16。

2)根据天线波束宽度、副瓣电平，选择适当的幅度分布，计算出每个单元的功分量，对于一个16单元、幅度分布为泰勒加权的串馈天线，各功分器功率分配量分别为：-14.5dB、-14.2dB、-13.4dB、-12.3dB、-11dB、-10dB、-9dB、-8dB、-7dB、-6.4dB、-6dB、-5.5dB、-5dB、-4.3dB、-3dB、0dB，最后一个单元0dB代表直接输入，不需要功分。

3)利用电磁仿真软件，对各个功分器仿真优化，得到16不同功率分配量的功分器。

4)组合串馈微带馈电网络，计算每个馈电输出端口的功率，对馈电网络进行仿真优化，完成串馈微带馈电网络的设计制作。

5)采用双层微带天线作为辐射单元，与馈电网络组合，仿真优化后得到最终的串馈微带天线阵列。

6)采用本实施例的设计，串馈微带天线阵列在整个工作频带内，驻波不大于1.9。

采用梳状馈电，阵列口径进行辐度加权，采用窄边耦合1，交指耦合2、功分微带功分器3等方式，实现不同的加权量；微带天线采用双层平面贴片天线的形式，信号从微带馈电端5馈入天线，经过不同的窄边耦合器1、交指耦合器2和功分微带功分器3传输到每个微带双层贴片天线4，再辐射到空间中，形成所需的方向图；窄边耦合器1由主通道6和耦合通道7组成。主通道为50Ω传输线，主通道耦合段8和耦合通道组成的耦合线阻值也应近似为50Ω，以保证传输线较小的驻波特性，具体线宽通过电磁仿真软件优化确定；微带功分器3采用通常的不等功分器加补偿的形成,到天线单元的输出端采用指数阻抗变换形式微带线，以减小微带线长度，节省空间。

第二实施例：

基于本申请的第一实施例提供的Ku波段串馈微带天线，本申请的第二实施例提出另一种Ku波段串馈微带天线。第二实施例仅仅是第一实施例的优选的方式，第二实施例的实施对第一实施例的单独实施不会造成影响。

下面结合附图和实施方式对本实用新型的第二实施例作进一步说明。

请结合参阅图8和图9，Ku波段串馈微带天线还包括包括安装板11，所述窄边耦合器1、所述交指耦合器2、所述功分微带功分器3和多个所述微带双层贴片天线4均固定安装在所述安装板11上，所述安装板11的下方设有支撑板9，所述支撑板9的顶部开设有定位槽10，所述安装板11的底部延伸至所述定位槽10内，所述安装板11的一侧开设有卡槽12，所述定位槽10内滑动安装有固定块13，所述固定块13靠近所述安装板11的一侧开设有第一凹槽14，所述第一凹槽14内滑动安装有卡块15，所述卡块15的一侧延伸至所述卡槽12内，所述固定块13上螺纹安装有丝杆16，所述丝杆16的底端固定安装有制动块17，所述定位槽10的底部内壁上开设有第二凹槽18。

所述第二凹槽18的底部内壁上固定安装有摩擦片，所述制动块17与所述摩擦片相适配。

所述第一凹槽14远离所述安装板11的一侧内壁上固定安装有弹簧的一端，所述弹簧的另一端与所述卡块15固定连接。

所述第一凹槽14的顶部内壁上开设有滑动孔，所述卡块15的顶部固定安装有拉杆，所述拉杆贯穿所述滑动孔并与所述滑动孔的内壁滑动连接。

所述固定块13的底部开设有第三凹槽，所述制动块17的顶部延伸至所述第三凹槽内。

支撑板9固定在天线所需固定的位置，将安装板11连带天线放置在支撑板9上，并使安装板11的底部与定位槽10的底部内壁相接触，然后拉动拉杆，拉杆带动卡块15在第一凹槽14内滑动，弹簧被压缩，直至卡块15完全进入第一凹槽14内，滑动固定块13，固定块13带动丝杆16和卡块15运动，直至固定块13和定位槽10的内壁均与安装板11相接触时，保持固定块13不滑动，转动丝杆16，丝杆16带动制动块17在转动的同时向下运动，直至制动块17的底部与第二凹槽18的底部内壁上的摩擦片相接触时，就完成了固定块13的固定工作，从而可对不同的尺寸的支撑板9进行定位，然后松开拉杆，在弹簧的弹力作用下，弹簧推动卡块15卡入卡槽12内，就玩成了对支撑板11的固定工作，从而完成了对天线的固定工作。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种Ku波段串馈微带天线，其特征在于，包括：

微带馈电端；

窄边耦合器，所述窄边耦合器的一端与所述微带馈电端相连接；

交指耦合器，所述交指耦合器的一端与所述窄边耦合器的另一端相连接；

功分微带功分器，所述功分微带功分器的一端与所述交指耦合器的另一端相连接；

多个微带双层贴片天线，多个所述微带双层贴片天线分别与所述窄边耦合器、所述交指耦合器和所述功分微带功分器相连接。

2.根据权利要求1所述的Ku波段串馈微带天线，其特征在于，所述窄边耦合器包括主通道和耦合通道，所述主通道上设有主通道耦合段。

3.根据权利要求2所述的Ku波段串馈微带天线，其特征在于，所述主通道为50Ω传输线。

4.根据权利要求1所述的Ku波段串馈微带天线，其特征在于，还包括安装板，所述窄边耦合器、所述交指耦合器、所述功分微带功分器和多个所述微带双层贴片天线均固定安装在所述安装板上，所述安装板的下方设有支撑板，所述支撑板的顶部开设有定位槽，所述安装板的底部延伸至所述定位槽内，所述安装板的一侧开设有卡槽，所述定位槽内滑动安装有固定块，所述固定块靠近所述安装板的一侧开设有第一凹槽，所述第一凹槽内滑动安装有卡块，所述卡块的一侧延伸至所述卡槽内，所述固定块上螺纹安装有丝杆，所述丝杆的底端固定安装有制动块，所述定位槽的底部内壁上开设有第二凹槽。

5.根据权利要求4所述的Ku波段串馈微带天线，其特征在于，所述第二凹槽的底部内壁上固定安装有摩擦片，所述制动块与所述摩擦片相适配。

6.根据权利要求4所述的Ku波段串馈微带天线，其特征在于，所述第一凹槽远离所述安装板的一侧内壁上固定安装有弹簧的一端，所述弹簧的另一端与所述卡块固定连接。

7.根据权利要求4所述的Ku波段串馈微带天线，其特征在于，所述第一凹槽的顶部内壁上开设有滑动孔，所述卡块的顶部固定安装有拉杆，所述拉杆贯穿所述滑动孔并与所述滑动孔的内壁滑动连接。

8.根据权利要求4所述的Ku波段串馈微带天线，其特征在于，所述固定块的底部开设有第三凹槽，所述制动块的顶部延伸至所述第三凹槽内。