CN219246940U - 频率扫描天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种频率扫描天线，包括：辐射单元，所述辐射单元包括多个偶极子天线单元，所述偶极子天线单元为带状线结构，所述偶极子天线单元包括：金属偶极子臂，所述金属偶极子臂包括两个，两个所述金属偶极子臂的中间用部分采用凸台安装固定，以使两个金属偶极子臂之间形成空气介质；馈线，所述馈线采用印制板材料加工，所述馈线设置在两个所述金属偶极子臂之间。本实用新型采用带状线设计，并采用空气介质，可以大大减小介质传输损耗，提高天线增益，保证频率扫描天线的低损耗特性，同时兼顾质量轻、体积小、加工简单的优点。

Description

频率扫描天线

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，具体涉及一种频率扫描天线。

背景技术

雷达天线可通过机械和电气两种方式实现波束扫描。机械扫描由于扫描速度慢、反应时间长而不能满足现在很多应用场景的要求，电扫描就是在这样的前提下应运而生。电扫天线主要分为相控阵天线和频率扫描天线，相比于相控阵天线，频率扫描天线结构较为简单，通常为波导缝隙或微带贴片组成的直线阵或面阵结构，因此加工成本较低，特别是在毫米波频段，频率扫描天线更有利于实现系统的集成化和小型化。

相关技术中，频率扫描天线主要是波导和微带两种。波导频率扫描天线的缺点是尺寸重量大，无法便携使用，且加工工艺较复杂，成本较高。微带频率扫描天线的缺点是损耗较大，特别是在毫米波频段，损耗急剧增大，很大程度影响天线增益。

实用新型内容

本实用新型为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供了一种频率扫描天线。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型的实施例提出了一种频率扫描天线，包括：辐射单元，所述辐射单元包括多个偶极子天线单元，所述偶极子天线单元为带状线结构，所述偶极子天线单元包括：金属偶极子臂，所述金属偶极子臂包括两个，两个所述金属偶极子臂的中间用部分采用凸台安装固定，以使两个金属偶极子臂之间形成空气介质；馈线，所述馈线采用印制板材料加工，所述馈线设置在两个所述金属偶极子臂之间。

本实用新型上述的频率扫描天线还具有如下附加技术特征：

根据本实用新型的一个实施例，所述辐射单元采用慢走丝的线切割工艺进行加工。

根据本实用新型的一个实施例，所述频扫天线馈电形式采用慢波线结构。

根据本实用新型的一个实施例，所述金属偶极子臂采用铝板进行机械加工。

本实用新型的有益效果：

本实用新型采用带状线设计，并采用空气介质，可以大大减小介质传输损耗，提高天线增益，保证频率扫描天线的低损耗特性，同时兼顾质量轻、体积小、加工简单的优点；使用微带慢波线的设计形式，可以实现宽角度的扫描范围。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的偶极子天线单元的轴测图；

图2是根据本发明一个实施例的去掉其中一个金属偶极子臂的偶极子天线单元的轴测图；

图3是根据本发明一个实施例的偶极子天线单元的剖面结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的频率扫描天线的立体结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例的馈线结构示意图。

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。

本实用新型实施例提出的频率扫描天线包括：包括：辐射单元，辐射单元包括多个偶极子天线单元，如图1-3所示，偶极子天线单元为带状线结构，偶极子天线单元包括：金属偶极子臂1和馈线2。

其中，金属偶极子臂1包括两个，两个金属偶极子臂1的中间用部分采用凸台安装固定，以使两个金属偶极子臂之间形成空气介质；馈线2采用印制板材料加工，馈线设置在两个金属偶极子臂1之间。

本实用新型的实施例中，辐射单元可以采用慢走丝的线切割工艺进行加工。金属偶极子臂1可以采用铝板进行机械加工。

具体地，偶极子天线单元采用带状线形式，主要原因是微带线馈线暴露在外，易受到其他的电磁干扰，同时阵子间的互耦影响也较大，而带状线由于馈线在介质板中间，屏蔽性较好，不易被干扰。带状线的结构主要由金属、馈线、介质组成。一般将带状线的结构用于天线设计时，通常采用印制板的加工形式，用印制板的基材作为介质，表面覆铜作为金属，内部覆铜作为馈线。但是考虑到印制板基材损耗大，本实用新型创造性地提出空气带状线天线方案(见图1-3)，即采用空气介质代替印制板基材。

采用空气介质有两方面优点：1、空气介质的介电常数近似等于1，损耗值是所有材料中最低的，因此可以最大限度提升天线增益；2、空气介质能有效减少重量，是最佳的材料选择。

但是采用空气介质，原来印刷偶极子中的金属偶极子臂就没有介质支撑，因此选择采用金属板加工的形式，将天线单元的两个偶极子臂通过机械加工完成，两块金属板中间用部分凸台安装固定，形成空气介质。为了适应各种频段的设计要求，特别是随着频率升高，天线尺寸减小，加工精度要求更高，采用慢走丝的线切割工艺对辐射单元进行加工。整个频率扫描天线的立体结构可参见图4所示。馈线则采用印制板加，印制板上加工覆铜馈线2，馈线结构可参见图5所示。

在本实用新型的实施例中，所述频扫天线馈电形式采用慢波线结构。

具体地，频扫天线采用串馈结构，相邻阵元间馈线长度差而引入相位差，这就相当于天线阵各阵元被一等效慢波依次激励，这类馈电系统为慢波线结构。慢波线结构可以使天线阵方向图主波束的指向，在天线阵有限的工作频带内，随馈电频率的改变尽可能获得更大的偏移角度。在线性阵列中，用同一相位参数的馈线结构对任意相邻的两个辐射单元进行馈电，单元间距为d，馈线长度差为L，导内波长为λ_g，工作波长λ，常数m，波束最大扫描角θ_max：

从上式中看到，要提高扫描范围θ_max，最简单有效的就是增大馈线长度L。本实用新型中，印制板上加工覆铜馈线，选用最小厚度的印制板规格，重量可以忽略，这样就能根据扫描角度的需要，灵活增加馈线长度。

综上所述，根据本实用新型实施例的频率扫描天线，采用带状线设计，并采用空气介质，可以大大减小介质传输损耗，提高天线增益，保证频率扫描天线的低损耗特性，同时兼顾质量轻、体积小、加工简单的优点；使用微带慢波线的设计形式，可以实现宽角度的扫描范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (2)

1.一种频率扫描天线，其特征在于，包括：

辐射单元，所述辐射单元包括多个偶极子天线单元，所述偶极子天线单元为带状线结构，所述偶极子天线单元包括：

金属偶极子臂，所述金属偶极子臂包括两个，两个所述金属偶极子臂的中间用部分采用凸台安装固定，以使两个金属偶极子臂之间形成空气介质；

馈线，所述馈线采用印制板材料加工，所述馈线设置在两个所述金属偶极子臂之间。

2.根据权利要求1所述的频率扫描天线，其特征在于，所述频率扫描天线馈电形式采用慢波线结构。

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