CN212462022U - 微带阵列天线及其微带功分器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种微带阵列天线及其微带功分器，所述微带功分器包括一分二不等分子功分器及分别与一分二不等分子功分器的第一子输出端和第二子输出端相连的第一馈线和第二馈线，第一馈线和第二馈线上分别从首端至尾端间隔预定距离形成有第一预定数量和第二预定数量的四分之一波长阻抗变换段，一分二不等分子功分器的子输入端作为微带功分器的输入端，每个四分之一波长阻抗变换段远离输入端一侧依次形成输出端，第一预定数量大于第二预定数量，第一馈线上的各路输出端的馈电能量之和与第二馈线上的各路输出端的馈电能量之和的比值等于第一子输出端和第二子输出端的有效馈电面积的比值。本实施例能有效为非对称设置的多条辐射线阵馈电。

Description

微带阵列天线及其微带功分器

技术领域

本实用新型实施例涉及微带阵列天线技术领域，尤其涉及一种微带阵列天线及其微带功分器。

背景技术

现有的微带阵列天线通常包括介质基板以及均设置于所述介质基板正面的微带功分器和多条辐射线阵，所述微带功分器的每路输出端对应连接一条辐射线阵并为所连接的辐射线阵馈电，其中，现有的微带功分器包括主馈线以及设置于主馈线上的输入端和多路输出端，在主馈线的中点设置所述输入端，主馈线具有两条自所述中点对称地延伸而出且依次对称地形成各路输出端的支路，这种传统的微带功分器是对称式结构，向两条支路分配的能量相等。但是，当设计的天线包括奇数条辐射线阵时，或者，在一些特殊情况下，虽然设计有偶数条辐射线阵但需要非对称设置时，现有的向两条对称支路等量分配输出能量的微带功分器就难以适用，可见，现有的微带功分器适用性相对较差。

实用新型内容

本实用新型实施例要解决的技术问题在于，提供一种微带功分器，能有效为非对称设置的多条辐射线阵馈电。

本实用新型实施例进一步要解决的技术问题在于，提供一种微带阵列天线，能有效实现非对称设置的多条辐射线阵的能量辐射。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供以下技术方案：一种微带功分器，设置于介质基板的正面，包括一分二不等分子功分器以及首端分别与所述一分二不等分子功分器的第一子输出端和第二子输出端相连的第一馈线和第二馈线，所述第一馈线和第二馈线上还分别从首端至尾端间隔预定距离依次形成有第一预定数量和第二预定数量的四分之一波长阻抗变换段，所述一分二不等分子功分器的子输入端作为所述微带功分器的输入端，每个所述四分之一波长阻抗变换段远离所述输入端的一侧依次形成用于与辐射线阵相连的输出端，所述第一预定数量大于第二预定数量，所述第一馈线上的各路输出端的馈电能量之和与所述第二馈线上的各路输出端的馈电能量之和的比值等于所述第一子输出端的有效馈电面积和第二子输出端的有效馈电面积的比值。

进一步的，各路所述输出端以等间距沿第一馈线和第二馈线的长度轴向连线分布。

进一步的，各路所述输出端的与所述辐射线阵相连的一端相互平齐，且各路输出端的末端连线与所述辐射线阵的长度方向中轴线垂直。

进一步的，所述第一馈线和第二馈线上的各个四分之一波长阻抗变换段的宽度分别按切比雪夫规则自所述第一馈线和第二馈线的连线中段对称点向第一馈线和第二馈线的尾端逐级增加。

进一步的，所述输入端的末端还连接有阻抗匹配模块。

为了解决上述进一步要解决的技术问题，本实用新型实施例还提供以下技术方案：一种微带阵列天线，包括介质基板、设置于所述介质基板背面的接地板以及均设置于所述介质基板正面的微带功分器和多条辐射线阵，所述微带功分器的每路输出端对应连接一条辐射线阵并为所连接的辐射线阵馈电，所述微带功分器为如上述任一项所述的微带功分器。

进一步的，所述辐射线阵由多个阵元通过微带线依次串联而成，同一辐射线阵的各阵元的有效辐射面积自辐射线阵的中部对称地向两端逐级递减。

进一步的，同一辐射线阵的自辐射线阵的中部对称地向两端逐级分布的各阵元的辐射能量对应按切比雪夫渐削。

进一步的，多条辐射线阵的结构均相同且平行设置。

采用上述技术方案后，本实用新型实施例至少具有如下有益效果：本实用新型实施例通过设置一分二不等分子功分器，并分别在第一馈线和第二馈线上还分别从首端至尾端间隔预定距离依次形成有第一预定数量和第二预定数量的四分之一波长阻抗变换段，实现幅度加权和电流赋值，由于第一预定数量大于第二预定数量，即第一馈线上需要分配更多能量，而第二馈线需要分配的能量相对较少，因此，第一馈线上的各路输出端的馈电能量之和与所述第二馈线上的各路输出端的馈电能量之和的比值设置为等于所述第一子输出端的有效馈电面积和第二子输出端的有效馈电面积的比值，按照比例分配能量，保证第一馈线和第二馈线的正常能量分配，能有效为非对称设置的多条辐射线阵馈电。

附图说明

图1为本实用新型微带阵列天线一个可选实施例的平面结构示意图。

图2为本实用新型微带功分器一个可选实施例各个输出端的幅度分布图。

图3为本实用新型微带功分器一个可选实施例各个输出端的相位图。

图4为本实用新型微带阵列天线一个可选实施例驻波比随频率变化的示意图。

图5为本实用新型微带阵列天线一个可选实施例的辐射方向图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。应当理解，以下的示意性实施例及说明仅用来解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定，而且，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

如图1所示，本实用新型一个可选实施例提供一种微带功分器1，设置于介质基板3的正面，包括一分二不等分子功分器10以及首端分别与所述一分二不等分子功分器10的第一子输出端101和第二子输出端103相连的第一馈线12和第二馈线14，所述第一馈线12和第二馈线14上还分别从首端至尾端间隔预定距离依次形成有第一预定数量和第二预定数量的四分之一波长阻抗变换段16，所述一分二不等分子功分器10的子输入端105作为所述微带功分器的输入端，每个所述四分之一波长阻抗变换段16远离所述输入端105的一侧依次形成用于与辐射线阵5相连的输出端17，所述第一预定数量大于第二预定数量，所述第一馈线12上的各路输出端17的馈电能量之和与所述第二馈线14上的各路输出端17的馈电能量之和的比值等于所述第一子输出端101的有效馈电面积和第二子输出端103的有效馈电面积的比值。

本实用新型实施例通过设置一分二不等分子功分器10，并分别在第一馈线12和第二馈线14上还分别从首端至尾端间隔预定距离依次形成有第一预定数量和第二预定数量的四分之一波长阻抗变换段16，实现幅度加权和电流赋值，由于第一预定数量大于第二预定数量，即第一馈线12上需要分配更多能量，而第二馈线14需要分配的能量相对较少，因此，第一馈线12上的各路输出端17的馈电能量之和与所述第二馈线14上的各路输出端17的馈电能量之和的比值设置为等于所述第一子输出端101的有效馈电面积和第二子输出端103的有效馈电面积的比值，按照比例分配能量，保证第一馈线12和第二馈线14的正常能量分配，能有效为奇数和偶数条辐射线阵5馈电，适用性更强。在具体实施时，例如：第一预定数量为3路，第二预定数量为2路，或者第一预定数量为4路，第二预定数量为2路等；另外，如图1所示，所述第一馈线12和第二馈线14共轴设置。

在本实用新型一个可选实施例中，各路所述输出端17以等间距沿第一馈线12和第二馈线14的长度轴向连线分布。在本实施例中，通过将各路所述输出端14以等间距沿第一馈线12和第二馈线14的长度轴向连线分布，使得相邻输出端17产生相位差均相同。

在本实用新型又一个可选实施例中，各路所述输出端17的与所述辐射线阵5相连的一端相互平齐，且各路输出端17的末端连线与所述辐射线阵5的长度方向中轴线垂直。本实施例通过将输出端17的与所述辐射线阵5相连的一端相互平齐，整体结构更加简单，而且各路输出端17的末端连线与所述辐射线阵5的长度方向中轴线垂直，有利于实现各路输出端17的幅度加权。

在本实用新型再一个可选实施例中，所述第一馈线12和第二馈线14上的各个四分之一波长阻抗变换段16的宽度分别按切比雪夫规则自所述第一馈线12和第二馈线14的连线中段对称点向第一馈线12和第二馈线14的尾端逐级增加。本实施例将各个所述四分之一波长阻抗变换段16的宽度按切比雪夫规则，以实现对每条辐射线阵5的幅度加权，设计也相对简单。

在本实用新型另一个可选实施例中，所述输入端14的末端还连接有阻抗匹配模块18。本实施例还通过设置阻抗匹配模块18，对输入端14进行阻抗匹配，保证本实用新型微带功分器1的性能。在如图1所示，所述阻抗匹配模块18为四分之一波长阻抗变换器。

再一方面，如图1所示，本实用新型实施例提供一种微带阵列天线，包括介质基板3、设置于所述介质基板3背面的接地板7以及均设置于所述介质基板3正面的微带功分器1和多条辐射线阵5，所述微带功分器1的每路输出端17对应连接一条辐射线阵5并为所连接的辐射线阵5馈电，所述微带功分器1为如上述任一项所述的微带功分器。本实施例微带阵列天线采用上述微带功分器1，能有效实现非对称设置的多条辐射线阵5的能量辐射。

在本实用新型又一个可选实施例中，所述辐射线阵5由多个阵元50通过微带线52依次串联而成，同一辐射线阵5的各阵元50的有效辐射面积自辐射线阵5的中部对称地向两端逐级递减。本实施例辐射线阵5由多个阵元50通过微带线52依次串联组成，同一辐射线阵5的各阵元50的有效辐射面积自辐射线阵5的中部对称地向两端逐级递减，由于每条辐射线阵5使用微带线52连接各个阵元50进行串联馈电，结构简单，而且在具体雷达设计时可以将本发明与射频电路加工在同一个平面上，减少一层射频电路层，有效的减小整体雷达的厚度。在如图1的实施例中，每条辐射线阵5共包括8个阵元50；而本发明提供的微带阵列天线共包括五条辐射线阵5，因此，所述微带功分器1对应形成有五个输出端17，所述第一预定数量为三路，所述第二预定数量为两路。

在本实用新型另一个可选实施例中，同一辐射线阵5的自辐射线阵5的中部对称地向两端逐级分布的各阵元50的辐射能量对应按切比雪夫渐削。本实施例各阵元50的辐射能量对应满足切比雪夫渐削，为了实现在E面低副瓣的要求，采用切比雪夫渐削布作为阵元5的电流振幅比初值，保证了主射方向在垂直于天线介质板方向和低副瓣的要求。

在本实用新型再一个可选实施例中，多条辐射线阵5的结构均相同且平行设置。本实施例采用多条辐射线阵5的结构均相同并且平行设置，每条结构相同的辐射线阵5辐射效果相同，并且平行设置，有利于优化线路布局，减小占用面积，而且辐射的效果好，结构简单，易于实现。

如图2所示，本实用新型实施例提供的微带功分器从左至右的五个输出端17的辐射幅度分配比为0.4729：0.8735：1.0000：0.8711：0.4053，可以理解的是，在实际调试过程中，无法完全消除调试误差，因此上述分配比近似满足切比雪夫加权系数；如图3所示，各个输出端17相位波动在±5度，满足预定设计指标；如图4和图5所示，在77GHz频段下，天线的增益为19.08dBi；回波损耗Sll＝-31dB；阻抗带宽1.8GHz(驻波比小于2.0)；副瓣电平SLL<-26dB(功分器所在的方位面)；半波瓣宽度θ3dB＝22.1度(方位面)，θ3dB＝16.9度(俯仰面)，该阵列天线整体指标设计良好，能适应77GHz前向防撞雷达天线的应用场合。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种微带功分器，设置于介质基板的正面，其特征在于，所述微带功分器包括一分二不等分子功分器以及首端分别与所述一分二不等分子功分器的第一子输出端和第二子输出端相连的第一馈线和第二馈线，所述第一馈线和第二馈线上还分别从首端至尾端间隔预定距离依次形成有第一预定数量和第二预定数量的四分之一波长阻抗变换段，所述一分二不等分子功分器的子输入端作为所述微带功分器的输入端，每个所述四分之一波长阻抗变换段远离所述输入端的一侧依次形成用于与辐射线阵相连的输出端，所述第一预定数量大于第二预定数量，所述第一馈线上的各路输出端的馈电能量之和与所述第二馈线上的各路输出端的馈电能量之和的比值等于所述第一子输出端的有效馈电面积和第二子输出端的有效馈电面积的比值。

2.如权利要求1所述的微带功分器，其特征在于，各路所述输出端以等间距沿第一馈线和第二馈线的长度轴向连线分布。

3.如权利要求1所述的微带功分器，其特征在于，各路所述输出端的与所述辐射线阵相连的一端相互平齐，且各路输出端的末端连线与所述辐射线阵的长度方向中轴线垂直。

4.如权利要求1所述的微带功分器，其特征在于，所述第一馈线和第二馈线上的各个四分之一波长阻抗变换段的宽度分别按切比雪夫规则自所述第一馈线和第二馈线的连线中段对称点向第一馈线和第二馈线的尾端逐级增加。

5.如权利要求1所述的微带功分器，其特征在于，所述输入端的末端还连接有阻抗匹配模块。

6.一种微带阵列天线，包括介质基板、设置于所述介质基板背面的接地板以及均设置于所述介质基板正面的微带功分器和多条辐射线阵，所述微带功分器的每路输出端对应连接一条辐射线阵并为所连接的辐射线阵馈电，其特征在于，所述微带功分器为如权利要求1-5任一项所述的微带功分器。

7.如权利要求6所述的微带阵列天线，其特征在于，所述辐射线阵由多个阵元通过微带线依次串联而成，同一辐射线阵的各阵元的有效辐射面积自辐射线阵的中部对称地向两端逐级递减。

8.如权利要求7所述的微带阵列天线，其特征在于，同一辐射线阵的自辐射线阵的中部对称地向两端逐级分布的各阵元的辐射能量对应按切比雪夫渐削。

9.如权利要求6所述的微带阵列天线，其特征在于，多条辐射线阵的结构均相同且平行设置。

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