CN219937369U - 一种轻质天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种轻质天线，属于通信、测控技术领域。其包括中间的泡沫层；泡沫层的上、下表面分别铺覆有介质薄膜和金属地层；介质薄膜的上表面设有辐射结构；辐射结构包括微带馈线和两个辐射贴片，两辐射贴片均为矩形贴片，且两者中心点的连线平行或垂直于辐射贴片的其中一边；微带馈线的两端分别连接在两个辐射贴片上；两辐射贴片的其中一相对侧的边缘均设有U型缺口，微带馈线为S型走线结构，其两端分别连接在对应U型缺口的底边；在微带馈线上，偏离微带馈线几何中心位置λg/4的点为馈电点；射频接插件7的内导体探针与馈电点连接，其外导体连接在金属地层上。本实用新型结构紧凑、成本低、重量轻。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信、测控技术领域中的一种轻质微带天线，本实用新型较适合应用于要求轻量化载荷的无人飞行平台、低成本星载平台通信、测控、探测雷达等系统中。
背景技术
目前在通信、测控、雷达等系统中不仅对系统的性能要求越来越高，对其重量、成本也同样提出了越来越苛刻的要求。尤其是小型化搭载平台，为了节省空间、电力、提高续航时间，不得不压缩搭载设备的重量。本实用新型是一款新型的轻质微带天线，作为相控阵天线的一关键部件，充分满足电气性能的基础上，研究天线的轻量化技术
传统的微带天线主要有以下几种结构形式，在性能上虽各有特点，但均存在某种不足：
1、微波印制板微带天线，该天线是以一定厚度的微波介质板最为沉底，在微波介质板的上下表面设置有敷铜结构，通常上表面作为天线的辐射贴片结构，其结构形式矩形、圆形、或多边形；下表面设置有全敷铜结构，作为辐射贴片的金属地；其特点是结构紧凑，低轮廓，馈电简单；缺点：微波介质板具有一定的密度，其重量相对种一些，对重量要求苛刻的搭载平台还不能满足要求；
2、空气微带天线：该天线通常采用两层铝片和介质支撑来构造微带天线的辐射结构，这种微带天线的特点是成本较低，比传统微带介质板微带天线工作带宽要宽，缺点:天线的整体重量相对较重，无法满足特殊载体轻质的要求。
3、共面波导微带天线：该天线形式是利用在微波介质板上构造准波导馈线结构，获得相对较低的馈线传输损耗，辐射结构与传统微带天线基本一致。同样的问题是其构造材料为微波介质板具有一定的密度，无法实现极致的轻量化设计
实用新型内容
本实用新型的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种轻质微带天线，本实用新型的特点是轻量化、波束宽，可作为相控阵天线辐射单元、结构紧凑、成本低、重量轻等特点。
一种轻质天线，包括中间的泡沫层；所述泡沫层的上、下表面分别铺覆有介质薄膜和金属地层；
所述介质薄膜的上表面设有辐射结构；所述辐射结构包括微带馈线和两个辐射贴片，两辐射贴片均为矩形贴片，且两者中心点的连线平行或垂直于辐射贴片的其中一边；
所述微带馈线的两端分别连接在两个辐射贴片上；两辐射贴片的其中一相对侧的边缘均设有U型缺口，微带馈线为S型走线结构，其两端分别连接在对应U型缺口的底边；
在微带馈线上，偏离微带馈线几何中心位置λg/4的点为馈电点；射频接插件7的内导体探针与馈电点连接，其外导体连接在金属地层上。
进一步的，所述介质薄膜通过胶膜与泡沫层粘结。
进一步的，所述金属地层与泡沫层之间通过胶膜粘结。
进一步的，所述辐射结构关于介质薄膜的上表面中心旋转180°对称。
进一步的，所述微带馈线的宽度小于U型缺口的侧边间距。
进一步的，两辐射贴片之间的间距l≤一个波长。
进一步的，所述金属地层的主体为微波介质板；所述微波介质板的下表面敷铜作为金属地；射频接插件7的外导体连接在金属地上。
本实用新型与背景技术比较有如下优点：
1、本实用新型设置了轻质天线1部件，该轻质天线由辐射贴片1、辐射贴片2、微带馈线3、介质薄膜4、胶膜5、金属地6、射频接插件7、泡沫8组成构成，能在相对宽频带内产生高质量的定向宽波束辐射方向图，小于2的驻波带宽大于5％。
2、本实用新型天线质量轻、结构紧凑，与传统微带天线比较，可获得较宽的波束宽度、阻抗带宽、相对较轻的质量，适用于对重量要求苛刻的载体平台。
附图说明
图1为本实用新型三维结构示意图。
图2为本实用新型三维结构侧视图。
图3是本实用新型底部示意图。
具体实施方式
该轻质微带天线由辐射贴片1、辐射贴片2、微带馈线3、介质薄膜4、胶膜5、金属地层6、射频接插件7、泡沫8组成。
其中辐射贴片1、辐射贴片2、微带馈线3设置在介质薄膜4的上表面，其为覆铜结构；
辐射贴片1和辐射贴片2为矩形贴片结构，二者呈平行排列，间隔有一定距离，关于其二者间距的几何中心点旋转180°对称；进一步地，辐射贴片长L1(0.29λ0～0.32λ0)，宽W1(0.22λ0～0.0.25λ0)，λ0为天线工作中心频点对应的波长；
进一步地，位于辐射贴片的长边几何中心位置作为贴片天线的馈电位置，设置有微带馈线3，在辐射贴片馈电点的位置设置有“U型缺口”9用于改善匹配特性；
进一步地，微带馈线3连接辐射贴片1和辐射贴片2之间，呈“S”状走线形式，走线结构关于两辐射贴片1和辐射贴片2之间中心旋转180°对称；该馈线形式可实现两贴片的极化电流相差180°和能量合成的电气效果。
胶膜5设置在泡沫8的上表面与介质薄膜4下表面之间，使二者牢固紧贴固定；外形尺寸与泡沫8外形尺寸一致吻合。
泡沫8下表面同样设置有胶膜5，与上层胶膜作用一致。
在下层胶膜下方设置有介质薄膜4，其下表面设置有敷铜结构，其作为上层辐射贴片的金属地层6，保证天线的定向辐射。
在偏离微带馈线3的几何中心位置λg/4(λg考虑有效介电常数的波导波长)，确定为射频接插件7内导体探针的馈电点，射频接插件7外导体焊接在金属地层6上。
下面为一更具体的实施例：
参照图1、图2，图3，
本实用新型由本实用新型是这样实现的：该轻质微带天线由辐射贴片1、辐射贴片2、微带馈线3、介质薄膜4、胶膜5、金属地6、射频接插件7、泡沫8组成。
其中辐射贴片1、辐射贴片2、微带馈线3设置在介质薄膜4的上表面，
介质薄膜4的材料为聚酰亚胺，厚度为0.1mm，采用PCB加工工艺实现上表面的覆铜结构；
其表面的覆铜的构造如下所述：
辐射贴片1和辐射贴片2为矩形贴片结构，二者呈平行排列，间隔有一定距离，关于其二者间距的几何中心点旋转180°对称；二者间距不大于一个波长，辐射贴片长L1(0.29λ0～0.32λ0)，宽W1(0.22λ0～0.0.25λ0)λ0天线工作中心频点对应的波长；
微带馈线3连接辐射贴片1和辐射贴片2之间，呈“S”状走线形式，走线结构关于两辐射贴片1和辐射贴片2之间中心旋转180°对称；该馈线形式可实现两贴片的极化电流相差180°和能量合成的电气效果，馈线的特性阻抗为100Ω。
通过胶膜5将介质薄膜4粘结在泡沫8的上表面，胶膜的厚度约为0.07mm。
泡沫8作为天线的支撑和衬底，其密度近似空气，表面平整，可满足天线平整度的要求，厚度为0.12λ0，与传统天线比较大大降低了天线整体的质量。
同样工艺方式将金属地层6借助胶膜5粘结在泡沫8的下表面；
金属地层6的微波介质板下表面为全敷铜设置，上表面无敷铜设置
在偏离微带馈线3的几何中心位置λg/4(λg考虑有效介电常数的波导波长)，确定为射频接插件7内导体探针的馈电点，射频接插件7外导体焊接在金属地层6上。这样天线的整体重量仅为10g，仅为比传统微带天线重量的1/4。
本实用新型工作原理如下：当发射信号时，射频接插件7发射机发射信号，输入到微带馈线3，分为两路信号，一路信号进入到辐射贴片1，另一路信号金属到辐射贴片2，二者相位相差180°，因为二者在辐射贴片上的激励的电磁场极化矢量指向相反，在自由空间上实现了等幅同相叠加，达到了抑制H面电磁场交叉极化分量的目的，同时展宽了极化面方向图波束宽度，有利于作为相控阵单元时宽角度波束扫描，天线的接收和发射为互易过程。
Claims (7)
1.一种轻质天线，包括中间的泡沫层；其特征在于，所述泡沫层的上、下表面分别铺覆有介质薄膜和金属地层；
所述介质薄膜的上表面设有辐射结构；所述辐射结构包括微带馈线和两个辐射贴片，两辐射贴片均为矩形贴片，且两者中心点的连线平行或垂直于辐射贴片的其中一边；
所述微带馈线的两端分别连接在两个辐射贴片上；两辐射贴片的其中一相对侧的边缘均设有U型缺口(9)，微带馈线为S型走线结构，其两端分别连接在对应U型缺口的底边；
在微带馈线上，偏离微带馈线几何中心位置λg/4的点为馈电点；射频接插件(7)的内导体探针与馈电点连接，其外导体连接在金属地层上。
2.根据权利要求1所述的一种轻质天线，其特征在于，所述介质薄膜通过胶膜与泡沫层粘结。
3.根据权利要求1所述的一种轻质天线，其特征在于，所述金属地层与泡沫层之间通过胶膜粘结。
4.根据权利要求1所述的一种轻质天线，其特征在于，所述辐射结构关于介质薄膜的上表面中心旋转180°对称。
5.根据权利要求1所述的一种轻质天线，其特征在于，所述微带馈线的宽度小于U型缺口的侧边间距。
6.根据权利要求1所述的一种轻质天线，其特征在于，两辐射贴片之间的间距l≤一个波长。
7.根据权利要求1所述的一种轻质天线，其特征在于，所述金属地层的主体为微波介质板；所述微波介质板的下表面敷铜作为金属地；射频接插件(7)的外导体连接在金属地上。
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