專利名稱：集成寬頻帶和/差波束天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種印刷饋線網(wǎng)絡(luò)與印刷天線連成一體的集成寬頻帶和/差波束天線。
目前所有的和/差波束輻射器都采用多個(gè)波導(dǎo)或喇叭形開口端按水平和垂直方向成對(duì)排列而成，其饋線網(wǎng)絡(luò)由分體式的雙重混合電橋組成，其立體電路結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，一方面工作頻帶不夠?qū)挘硪环矫嫫溆米鞣瓷涿嫣炀€的饋源時(shí)有嚴(yán)重的口徑遮擋效應(yīng)，制約了天線性能的提高。
本發(fā)明的目的是提供一種橫截面積小、結(jié)構(gòu)輕便、口徑遮擋效應(yīng)小，全集成印刷制作的集成寬頻帶和/差波束天線。
本發(fā)明的集成寬頻帶和/差波束天線由輻射器和饋線網(wǎng)絡(luò)組成，即由輻射器、E面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)、H面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)組成，兩塊平行的E面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)與兩塊平行的H面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)相互垂直設(shè)置，邊沿相連，組成一個(gè)前后開口的矩形空心筒狀體，兩片輻射器分別設(shè)在兩塊E面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)的前端。輻射器為耦合漸變槽線天線輻射器，該輻射器是在漸變槽線的槽隙中加入一條中心導(dǎo)帶。輻射器與E面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)集成在同一塊介質(zhì)基片上，輻射器的漸變槽線和中心導(dǎo)帶與E面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)在耦合淅變槽線天線端口處相接。H面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)由兩層介質(zhì)基片三層金屬饋線網(wǎng)絡(luò)組成，金屬饋線網(wǎng)絡(luò)分別位于合在一起的兩層介質(zhì)基片的中間和內(nèi)、外側(cè)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于其結(jié)構(gòu)輕便，橫截面積小，全集成印刷制作。寬頻帶和/差波束天線用作反射面天線的饋源時(shí)口徑遮擋效應(yīng)小，直接用在飛行器端部時(shí)風(fēng)阻小。
在傳統(tǒng)的漸變槽線天線(TSA)的槽隙中加入特定形狀的導(dǎo)帶，使成為可分別激勵(lì)偶模/奇模的耦合漸變槽線天線(CTSA)式的輻射器，其行波輻射的機(jī)理保證了輸入端的寬頻帶阻抗和端射式定向特性。較短的CTSA(2～4波長(zhǎng))可用作照射反射面天線的饋源；較長(zhǎng)的CTSA(5～10波長(zhǎng))可直接用作裝載于飛行器端部的天線輻射器。
為了使單片CTSA同時(shí)輻射或接收和/差波束，設(shè)計(jì)并制成可同時(shí)形成偶模/奇模激勵(lì)的E面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)，與CTSA輻射器集成在同一介質(zhì)基片上。其和波束端口與差波束端口各具良好的匹配性能，兩者之間有很高的隔離性，并對(duì)CTSA的激勵(lì)保持良好的偶/奇對(duì)稱性。
兩片相同的集成基片平行齊置，形成在垂直于E面的H面內(nèi)的二元陣列。另設(shè)計(jì)并制成兩片分別連接和波束與差波束端口的H面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)集成基片。E面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)及H面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)共同圍成矩形載面的空心筒狀體。它在垂直于主輻射方向的橫截面內(nèi)僅含有四邊基片的橫斷面，遮檔(電磁波或空氣動(dòng)力學(xué))效應(yīng)極小。


圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。其中包括輻射器1、E面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)2、H面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)3。
圖2是本發(fā)明的圖1中去掉H面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)外層的介質(zhì)基片311后，該天線的外側(cè)展開結(jié)構(gòu)示意圖。其中有介質(zhì)基片11、漸變槽線12、中心導(dǎo)帶13、耦合淅變槽線天線端口14、平行槽線22、環(huán)路23、耦合槽線段33。
圖3是本發(fā)明的圖2背面的結(jié)構(gòu)示意圖。其中有介質(zhì)基片11、介質(zhì)基片21、一維E面和波束端口24、一維E面差波束端口25、介質(zhì)基片31、T型分叉接頭32、總的和波束端口35、總的E面差波束端口37。
圖4是本發(fā)明的H面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)外層的介質(zhì)基片311和饋線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中有介質(zhì)基片311、開路的微帶線34、總的H面差波束端口36、匹配的吸收電阻38。
本發(fā)明的實(shí)施方案如下
在厚0.17mm的介質(zhì)(εr＝2.25)基片上印制包含CTSA輻射器和E面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)頻帶為(33～40)GHz。將兩片這樣的基片平行齊置，介質(zhì)側(cè)相向、CTSA側(cè)相背。
另在厚0.17mm的介質(zhì)(εr＝2.25)基片上印制H面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)頻帶同上。將兩片這樣的基片與前述的兩片拼合成矩形載面的空心筒狀結(jié)構(gòu)。前兩片上的和波束端分別連接后述兩片之一的混合電橋中的對(duì)稱臂，經(jīng)合成由該電橋的和波束臂輸出總的和信號(hào)，差波束臂輸出總的H面差信號(hào)；前兩片上的差波束端分別連接后述另一片的混合電橋中的對(duì)稱臂，經(jīng)合成由該電橋的和波束臂輸出總的E面差信號(hào)、差波束臂端接50歐姆匹配負(fù)載，此兩對(duì)介質(zhì)基片互相垂直，它們?cè)陔娐繁圻B接時(shí)存在空間90°的拐角，需用導(dǎo)電膠保持其良好的電氣連續(xù)性；在結(jié)構(gòu)上需用成型的泡沫介質(zhì)框架維持其穩(wěn)固性?？偟暮托盘?hào)、H面差信號(hào)、E面差信號(hào)各外接適當(dāng)?shù)膫鬏斁€微帶線、經(jīng)微帶線轉(zhuǎn)換的同軸線或波導(dǎo)管或其它類微帶線，然后接至相應(yīng)的微波功能電路。
例如為檢測(cè)和/差饋線網(wǎng)絡(luò)的各路輸入阻抗以及路間隔離度，可采用微帶線—鰭線—矩形波導(dǎo)管的寬頻帶轉(zhuǎn)換段，接上微波網(wǎng)絡(luò)分析儀的矩形波導(dǎo)測(cè)試架，測(cè)出其各項(xiàng)散射參量并換算成輸入駐波比和隔離度。
權(quán)利要求
1.一種集成寬頻帶和/差波束天線由輻射器和饋線網(wǎng)絡(luò)所組成，其特征在于該天線主要由輻射器(1)、E面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)(2)、H面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)(3)組成，兩片平行的E面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)(2)與兩片平行的H面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)(3)相互垂直設(shè)置，邊沿相連，組成一個(gè)前后開口的矩形空心筒狀體，兩片輻射器(1)分別設(shè)在兩塊E面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)(2)的前端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成寬頻帶和/差波束天線，其特征在于輻射器(1)為耦合漸變槽線天線輻射器，該輻射器是在漸變槽線(12)的槽隙中加入一條中心導(dǎo)帶(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成寬頻帶和/差波束天線，其特征在于輻射器(1)與E面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)(2)集成在同一塊介質(zhì)基片上，輻射器(1)的漸變槽線(12)和中心導(dǎo)帶(13)與E面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)(2)在耦合淅變槽線天線端口(14)處相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成寬頻帶和/差波束天線，其特征在于H面和差饋線網(wǎng)絡(luò)(3)由兩層介質(zhì)基片三層金屬饋線網(wǎng)絡(luò)組成，金屬饋線網(wǎng)絡(luò)分別位于合在一起的兩層介質(zhì)基片的中間和內(nèi)、外側(cè)。
全文摘要
集成寬頻帶和/差波束天線是一種印刷饋線網(wǎng)絡(luò)與印刷天線連成一體的天線,該天線主要由輻射器、E面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)、H面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)組成,兩片平行的E面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)與兩片平行的H面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)相互垂直設(shè)置,邊沿相連,組成一個(gè)前后開口的矩形空心筒狀體,兩片輻射器分別設(shè)在兩塊E面和/差饋線網(wǎng)絡(luò)的前端。輻射器為耦合漸變槽線天線輻射器,該輻射器是在漸變槽線的槽隙中加入一條中心導(dǎo)帶。
文檔編號(hào)H01Q13/00GK1329375SQ0111357
公開日2002年1月2日 申請(qǐng)日期2001年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月26日
發(fā)明者章文勛, 李警基 申請(qǐng)人:東南大學(xué)