本發(fā)明涉及通信和雷達平板天線領(lǐng)域，尤其是一種平板天線。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代無線通信事業(yè)的發(fā)展，對衛(wèi)星通信天線的要求也越來越高，要求衛(wèi)星通信天線具備重量輕、剖面低、性能高、便攜性等特點。傳統(tǒng)的拋物面天線由于其自身結(jié)構(gòu)特點，不可能做到體積很小，而且拋物面天線由于其精度要求較高，因此對于拋物面天線，不可能將其天線面拆分成很多部分，而且這對于操作人員的技術(shù)要求比較高，如果裝配精度不達標(biāo)，也會導(dǎo)致天線性能不達標(biāo)，于是平板天線便應(yīng)運而生了，平板天線相比于反射面天線，具有良好的機械強度性能，緊湊的天線結(jié)構(gòu)，易于與射頻前段進行組合等優(yōu)勢，以其尺寸小，重量輕，輪廓低，高效率，攜帶方便等優(yōu)點，也越來越廣泛地應(yīng)用到衛(wèi)星、飛機、車輛及個人背負(fù)通信及雷達系統(tǒng)中。

然而市面上平板天線帶寬普遍較窄，在通信和雷達系統(tǒng)中的應(yīng)用受到了限制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對目前平板天線帶寬窄的不足，本發(fā)明提供了一種寬帶高效率平板天線。

本發(fā)明的寬帶高效率平板天線由4×4組2×2子陣組成，其中每個2×2子陣包含饋電層、諧振層和輻射縫隙層，其中饋電層的饋電網(wǎng)絡(luò)采用多級t-型結(jié)構(gòu)e面波導(dǎo)級聯(lián)方式，饋電主波導(dǎo)末端為同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，每個t型結(jié)構(gòu)都存在臺階和凹槽結(jié)構(gòu)，凹槽寬度與t型結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)寬度相同，每個t型結(jié)構(gòu)中的臺階位于t型結(jié)構(gòu)主波導(dǎo)兩側(cè)，臺階關(guān)于主波導(dǎo)中心線相對稱，臺階初始為是一級臺階，當(dāng)阻抗匹配無法滿足指標(biāo)要求時，使用兩級臺階，如兩級臺階仍不能滿足天線指標(biāo)要求，增加為三級，依次類推，直至多級臺階滿足天線指標(biāo)，每個t型結(jié)構(gòu)的凹槽位于t型結(jié)構(gòu)主波導(dǎo)口面正對的分支波導(dǎo)壁上，饋電層末端為一對位于諧振層的諧振腔體，諧振腔體的中心線上有一個高度可調(diào)的隔板，饋電層末端諧振腔體的寬度與耦合縫隙的寬度相同，同時耦合縫隙的中心線和饋電層末端諧振腔體的中心線相對應(yīng)，諧振腔中加入t型隔板形成c型腔體諧振結(jié)構(gòu)，兩個諧振腔底部共用一個耦合縫隙，并與饋電層相接，耦合縫隙中心線和一對諧振腔體中心線相對應(yīng)，輻射縫隙層中的輻射體為矩形方孔形的寬縫結(jié)構(gòu)，寬縫結(jié)構(gòu)以2×2的排布組成一個單元，并與它對應(yīng)的諧振層和饋電層共同組成一個2×2子陣。

所述的寬帶高效率平板天線的2×2子陣中輻射縫隙層的矩形方孔形的寬縫結(jié)構(gòu)的長度為0.6λ-0.85λ，寬度為0.35λ-0.5λ，其中λ為波長。

所述寬帶高效率平板天線的諧振腔中t型隔板的“t”型的橫向長度為0.5λ-0.65λ，t型隔板與橫向垂直的縱向長度為0.25λ-0.33λ。

所述寬帶高效率平板天線的耦合縫隙的長度為0.55λ-0.72λ，寬度為0.3λ-0.4λ。

本發(fā)明的有益效果是在諧振腔中加入t型隔板可以使得天線的帶寬更寬，提高帶寬可達30％以上；諧振腔中加入t型隔板可以突破諧振腔中截止波長的限制，使得低頻可以工作，減小諧振腔尺寸；饋電網(wǎng)絡(luò)使用e-面波導(dǎo)t-型節(jié)級聯(lián)的方式，t-型節(jié)中需要加入臺階減小波導(dǎo)窄邊尺寸從而增加波導(dǎo)波阻抗實現(xiàn)阻抗匹配；該設(shè)計中沒有斜面結(jié)構(gòu)，更方便與普通機床加工，降低加工成本。

附圖說明

圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)組成示意圖。

圖2為本發(fā)明分層結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明輻射縫隙層俯視圖。

圖4為本發(fā)明諧振腔體層俯視圖。

圖5為本發(fā)明耦合縫隙結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明2×2子陣單元示意圖。

圖8為本發(fā)明駐波比仿真結(jié)果圖。

其中，1-輻射縫隙，2-諧振腔體，3-耦合縫隙，4-饋電網(wǎng)絡(luò)，5-t型隔板，6-調(diào)諧隔板，7-同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換臺階，8-同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換凹槽，9-同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，10-e面波導(dǎo)t型結(jié)構(gòu)，11-輻射縫隙層，12-諧振腔體耦合縫隙饋電網(wǎng)絡(luò)層，13-饋電網(wǎng)絡(luò)層，14-波導(dǎo)饋電口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

本發(fā)明的寬帶高效率平板天線由4×4組2×2子陣組成，其中每個2×2子陣包含饋電層、諧振層和輻射縫隙層，其中饋電層的饋電網(wǎng)絡(luò)采用多級t-型結(jié)構(gòu)e面波導(dǎo)級聯(lián)方式，饋電主波導(dǎo)末端為同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，每個t型結(jié)構(gòu)都存在臺階和凹槽結(jié)構(gòu)，凹槽寬度與t型結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)寬度相同，每個t型結(jié)構(gòu)中的臺階位于t型結(jié)構(gòu)主波導(dǎo)兩側(cè)，臺階關(guān)于主波導(dǎo)中心線相對稱，臺階初始為是一級臺階，當(dāng)阻抗匹配無法滿足指標(biāo)要求時，使用兩級臺階，如兩級臺階仍不能滿足天線指標(biāo)要求，增加為三級，依次類推，直至多級臺階滿足天線指標(biāo)，每個t型結(jié)構(gòu)的凹槽位于t型結(jié)構(gòu)主波導(dǎo)口面正對的分支波導(dǎo)壁上，饋電層末端為一對位于諧振層的諧振腔體，諧振腔體的中心線上有一個高度可調(diào)的隔板，饋電層末端諧振腔體的寬度與耦合縫隙的寬度相同，同時耦合縫隙的中心線和饋電層末端諧振腔體的中心線相對應(yīng)，諧振腔中加入t型隔板形成c型腔體諧振結(jié)構(gòu)，兩個諧振腔底部共用一個耦合縫隙，并與饋電層相接，耦合縫隙中心線和一對諧振腔體中心線相對應(yīng)，輻射縫隙層中的輻射體為矩形方孔形的寬縫結(jié)構(gòu)，寬縫結(jié)構(gòu)以2×2的排布組成一個單元，并與它對應(yīng)的諧振層和饋電層共同組成一個2×2子陣。

所述的寬帶高效率平板天線的2×2子陣中輻射縫隙層的矩形方孔形的寬縫結(jié)構(gòu)的長度為0.6λ-0.85λ，寬度為0.35λ-0.5λ，其中λ為波長。

所述寬帶高效率平板天線的諧振腔中t型隔板的“t”型的橫向長度為0.5λ-0.65λ，t型隔板與橫向垂直的縱向長度為0.25λ-0.33λ。

所述寬帶高效率平板天線的耦合縫隙的長度為0.55λ-0.72λ，寬度為0.3λ-0.4λ。

本發(fā)明所提供的平板天線采用2×2子陣為一個設(shè)計單元及三層結(jié)構(gòu)的方案。

如圖1所示，此寬帶平板天線陣列自上而下包括：輻射縫隙層，帶有t型隔板的諧振腔體，耦合縫隙和饋電網(wǎng)絡(luò)。饋電網(wǎng)絡(luò)末端有隔板進行阻抗匹配，前端有同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換。同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中含有臺階和凹槽結(jié)構(gòu)滿足寬帶寬需求。

如圖2所示，實際加工中，天線包含三層，自上而下分別為：第一層輻射縫隙層，第二層包括諧振腔體層，耦合縫隙層和饋電層，第三層為饋電網(wǎng)絡(luò)層。

如圖3所示，輻射縫隙層為矩形的方孔，2×2個組成一個單元，與圖4中的諧振腔體層相對應(yīng)。

諧振腔體層中兩個矩形腔體組成一個單元，中心線和2×2矩形縫隙中心線對應(yīng)。諧振腔體層中有t型隔板將矩形腔體轉(zhuǎn)變?yōu)閏型諧振腔體。

兩個諧振腔體層的底部對應(yīng)一個耦合縫隙，如圖5所示，耦合縫隙中心線和一對諧振腔體中心線相對應(yīng)。

耦合縫隙對應(yīng)下面一個饋電結(jié)構(gòu)，如圖6所示，耦合縫隙寬度和饋電網(wǎng)絡(luò)末端寬度相同。

饋電網(wǎng)絡(luò)末端有一個擋板用于阻抗匹配，同時饋電網(wǎng)絡(luò)波導(dǎo)寬度相對于末端要窄一些用于阻抗匹配。

如圖7所示，每個單元的饋電口在側(cè)面，通過一個波導(dǎo)彎接頭相連。圖8為該平板陣列的仿真駐波圖，可以看出該天線可以覆蓋10.7-14.5ghz的頻帶范圍，相對帶寬可達30％。

饋電網(wǎng)絡(luò)前端，有一個同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，將波導(dǎo)饋電轉(zhuǎn)化為sma同軸饋電。同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中有一個臺階和凹槽結(jié)構(gòu)進行寬帶阻抗匹配。