CN218242241U - 一种基于双工器与超宽带的相控天线阵列 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于双工器与超宽带的相控天线阵列，包括设定数量的相控天线单元，能够减小尺寸，简化结构，降低成本。相控天线单元包括双工器组件、天线组件和连接器，其中天线组件为一体化加工。天线辐射体与天线反射地板的连接处设有连接孔，与网络盖板的凹槽相对。连接器一端连接天线，一端从连接孔插入，沿凹槽连接网络基板，实现天线和双工器的连接。天线辐射体接收外界的电磁波信号，经过连接器传输到网络基板内，经过双工器的滤波和分频处理，得到不同频率的电磁波信号。同时，电磁波信号经过网络基板的双工器，通过连接器传输到天线辐射体中发射出去，实现多频段电磁波信号的同时收发工作。

Description

一种基于双工器与超宽带的相控天线阵列

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，具体涉及一种基于双工器与超宽带的相控天线阵列。

背景技术

在微波无线技术快速发展下，通信系统朝着小型化、集成化、多功能化发展，往往需要射频前端具有极化特性好、增益高、方向性强、体积小和重量轻的优点。传统的设计方法中，滤波器与天线总是分开进行单独设计，工作时将两者级联，组成射频前端。但是，级联使射频前端变得尺寸大、重量重且结构复杂，导致其隔离与匹配性能下降。在阵列天线的基础上，目前存在一种相控阵天线，其优势在于扫描速度快，波束控制灵活，可在移动的载体上搜索并跟踪卫星信号，能提高射频前端的隔离与匹配性能。因此，相控阵天线成本的降低与结构的简化成为卫星通信技术一个重要课题。

因此，目前亟需一种简化的相控天线阵列，能够减小级联后的射频前端的尺寸，简化其结构，进而降低成本。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种基于双工器与超宽带的相控天线阵列，能够减小级联后的射频前端的尺寸，简化其结构，进而降低成本。

为实现上述发明目的，本实用新型的技术方案为：

一种基于双工器与超宽带的相控天线阵列，包括设定数量的相控天线单元。

相控天线单元包括双工器组件、天线组件和连接器；双工器组件包括网络基板和网络盖板；天线组件包括一体化加工的网络安装地板、天线辐射体和天线反射地板。

双工器中，网络基板由左印刷地板、左电路板、带通滤波器、右电路板和右印刷地板从左至右依次堆叠而成；网络盖板的侧面为凹字形，一端凸起上设有凹槽，经两端的凸起与网络基板固定连接。

天线组件中，天线辐射体位于天线反射地板上；网络安装地板位于天线反射地板下；天线辐射体与天线反射地板的连接处设有连接孔，与网络盖板的凹槽相对。

网络安装地板与右印刷地板粘接固定；连接器穿过连接孔和凹槽，将天线反射地板与网络基板固定连接。

进一步的，天线辐射体为维瓦尔第相控天线。

进一步的，天线辐射体包括第一辐射片和第二辐射片，第一辐射片和第二辐射片之间的缝隙构成平衡不平衡转换器。

进一步的，天线辐射体的高度为天线工作波长的0.5倍。

进一步的，带通滤波器包括微带线和带状线，带状线之间设有微带线。

有益效果：

1、本实用新型提供了一种基于双工器与超宽带的相控天线阵列，包括设定数量的相控天线单元。相控天线单元包括双工器组件、天线组件和连接器，其中天线组件包括一体化加工的网络安装地板、天线辐射体和天线反射地板，用连接器连接双工器组件和天线组件，以组成射频前端，减小尺寸，简化结构，进而降低了成本。双工器为网络基板，由左印刷地板、左电路板、带通滤波器、右电路板和右印刷地板从左至右依次堆叠而成，减小双工器体积。网络盖板的侧面为凹字形，一端凸起上设有凹槽，经两端的凸起与网络基板固定连接。天线组件中，天线辐射体位于天线反射地板上；网络安装地板位于天线反射地板下；天线辐射体与天线反射地板的连接处设有连接孔，与网络盖板的凹槽相对。连接器一端连接天线，一端从连接孔插入，沿凹槽连接网络基板，实现天线和双工器的连接。天线辐射体接收外界的电磁波信号，经过连接器传输到网络基板内，经过双工器的滤波和分频处理，得到不同频率的电磁波信号。同时，电磁波信号经过网络基板的双工器，通过连接器传输到天线辐射体中发射出去，实现多频段电磁波信号的同时收发工作。

2、本实用新型中，第一辐射片和第二辐射片之间的缝隙构成平衡不平衡转换器，即巴伦。平衡不平衡转换器扼制天线辐射体的馈电线表皮的高频电流，以防止高频电流影响天线辐射体的极化方向。

3、本实用新型的每个辐射片的高度为天线工作波长的0.5倍，是天线达到超宽带覆盖范围的最小尺寸。

附图说明

图1为相控天线单元的结构图。

图2为相控天线单元的内部结构图。

图3为网络基板的结构图。

图4为网络基板的内部结构图。

图5为相控天线阵列的结构图。

图6为相控天线单元的天线驻波比曲线图。

图7为相控天线单元的增益与频率曲线图。

图8为相控天线阵列的回波损耗曲线图。

图9为相控天线阵列的增益与频率曲线图。

其中，1-网络基板，11-带通滤波器，12-微带线，13-带状线，14-左印刷地板，15-右印刷地板，16-左电路板，17-右电路板，2-网络盖板，3-网络安装地板，4-天线辐射体，41-第一辐射片，42-第二辐射片，43-平衡不平衡转换器，5-天线反射地板，6-连接孔，61-连接器，7-集成天线反射地板，10-相控天线单元，100-相控天线阵列。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。

如图5所示，本实用新型提供了一种基于双工器与超宽带的相控天线阵列，包括设定数量的相控天线单元10，集成为相控天线阵列100。

如图2所示，每个天线单元10包括双工器组件、天线组件和连接器61(本实用新型实施例中为绝缘子)；双工器组件包括网络基板1和网络盖板2；天线组件包括一体化加工的网络安装地板3、天线辐射体4和天线反射地板5。天线辐射体4为维瓦尔第相控天线，包括第一辐射片41和第二辐射片42，两者完全相同。每个辐射片的高度为天线工作波长的0.5倍，是天线达到超宽带覆盖范围的最小尺寸。第一辐射片41和第二辐射片42之间的缝隙构成平衡不平衡转换器43，即巴伦。平衡不平衡转换器43扼制天线辐射体4的馈电线表皮的高频电流，以防止高频电流影响天线辐射体4的极化方向。

如图1所示，为本实用新型的网络基板1，即双工器。如图4所示，网络基板1由左印刷地板14、左电路板16、带通滤波器11、右电路板17和右印刷地板15从左至右依次堆叠而成。本实用新型实施例中，网络基板1为多层PCB板或多层LTCC(低温共烧)陶瓷板。带通滤波器11包括微带线12和带状线13，带状线13之间设有微带线12。连接器61穿过连接孔6，经网络盖板2上的凹槽，与露出的微带线12接触，以传输天线辐射体4接收的电磁波信号。网络盖板2的侧面为凹字形，一端凸起上设有凹槽，经两端的凸起与网络基板1固定连接。双工器(网络基板1)可以实现天线接收信号(即电磁波信号)的同步收发。如图3所示，上印刷板14和左电路板16的同一位置上设有匹配孔，用于进行网络匹配。

天线组件中，天线辐射体4位于天线反射地板5上；网络安装地板3位于天线反射地板5下；天线辐射体4与天线反射地板5的连接处设有连接孔6，与网络盖板2的凹槽相对。网络安装地板3与右印刷地板15粘接固定；连接器61穿过连接孔6和凹槽，将天线反射地板5与网络基板1固定连接。固定数量的相控天线单元10粘接，集成为相控天线阵列100，同时天线反射地板5也集成天线反射地板7。

天线辐射体4接收外界的电磁波信号(处于超宽带频率范围)，电磁波信号经过连接器61传输到网络基板1内。电磁波信号经过网络基板1内的双工器滤波和分频处理。同时，电磁波信号经过网络基板1的双工器，通过连接器61传输到天线辐射体4中发射出去，实现多频段电磁波信号的同时收发工作。

图6为相控天线单元的天线驻波比曲线图，图7为相控天线单元的增益与频率曲线图。由图6和图7所示，电磁波信号的驻波比在超宽带频率范围内≤2，增益＞0表示可以正常工作。

图8为相控天线阵列的回波损耗曲线图，图9为相控天线阵列的增益与频率曲线图。由图8和图9所示，电磁波信号的回波损耗在高频、低频两种电磁信号时，存在回波损耗≤-10的情况，也存在增益＞0的情况，显示相控天线阵列的回波损耗少，增益效果良好。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于双工器与超宽带的相控天线阵列，其特征在于，包括设定数量的相控天线单元(10)；

相控天线单元(10)包括双工器组件、天线组件和连接器(61)；双工器组件包括网络基板(1)和网络盖板(2)；天线组件包括一体化加工的网络安装地板(3)、天线辐射体(4)和天线反射地板(5)；

双工器中，网络基板(1)由左印刷地板(14)、左电路板(16)、带通滤波器(11)、右电路板(17)和右印刷地板(15)从左至右依次堆叠而成；网络盖板(2)的侧面为凹字形，一端凸起上设有凹槽，经两端的凸起与网络基板(1)固定连接；

天线组件中，天线辐射体(4)位于天线反射地板(5)上；网络安装地板(3)位于天线反射地板(5)下；天线辐射体(4)与天线反射地板(5)的连接处设有连接孔(6)，与网络盖板(2)的凹槽相对；

网络安装地板(3)与右印刷地板(15)粘接固定；连接器(61)穿过连接孔(6)和凹槽，将天线反射地板(5)与网络基板(1)固定连接。

2.如权利要求1所述的相控天线阵列，其特征在于，所述天线辐射体(4)为维瓦尔第相控天线。

3.如权利要求1或2所述的相控天线阵列，其特征在于，所述天线辐射体(4)包括第一辐射片(41)和第二辐射片(42)，第一辐射片(41)和第二辐射片(42)之间的缝隙构成平衡不平衡转换器(43)。

4.如权利要求3所述的相控天线阵列，其特征在于，所述天线辐射体(4)的高度为天线工作波长的0.5倍。

5.如权利要求1所述的相控天线阵列，其特征在于，所述带通滤波器(11)包括微带线(12)和带状线(13)，带状线(13)之间设有微带线(12)。

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