一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微波電磁場(chǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)微帶天線設(shè)計(jì)中，每列天線垂直方向只能產(chǎn)生一個(gè)固定波束，靈活度有限。并且現(xiàn)有微帶天線大多為單極化天線，每個(gè)陣列的單極化之有一個(gè)饋點(diǎn)口，所有發(fā)射能量必須聚集在一起饋電，不利于大功率小型化TR的饋電。加上已有天線陣列線饋方向只有32的單元，無(wú)法增加數(shù)量以實(shí)現(xiàn)更窄的波束寬度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，極大降低系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，提升系統(tǒng)性能。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:
一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，所述天線PCB板包括上天線PCB板和下天線PCB板，所述天線PCB板至少包括三層，所述天線PCB板的第一層為福射單元，第二層為電磁耦合孔，第三層為饋線結(jié)構(gòu)，所述饋線結(jié)構(gòu)包括射頻接頭焊盤、與射頻接頭焊盤對(duì)應(yīng)的饋電功分器和與饋電功分器連接的饋線，所述上天線PCB板和下天線PCB板的沿水平中心線可調(diào)整天線陣列的角度。
[0005]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述天線PCB板還設(shè)置有第四層，所述第四層為與第一層類似的反射體。
[0006]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述上、下天線PCB板以水平中心線上下對(duì)稱。
[0007]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述電磁耦合孔是產(chǎn)生水平極化和垂直極化的兩個(gè)相互垂直的Η型電磁耦合孔。
[0008]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，其特征在于，所述射頻接頭焊盤包括垂直極化射頻接頭焊盤和水平極化射頻接頭焊盤，所述垂直極化射頻接頭焊盤和水平極化射頻接頭焊盤通過(guò)導(dǎo)線與對(duì)應(yīng)的垂直極化饋電功分器和水平極化饋電功分器連接。
[0009]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，其特征在于，上天線PCB板和下饋電PCB板饋電的位置設(shè)置在不對(duì)稱的位置。
[0010]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，上天線PCB板和下饋電PCB板饋電的位置設(shè)置在水平中心上方或者下方的第10個(gè)與第11個(gè)子天線之間。
[0011]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，其特征在于，所述水平極化饋電功分器左右兩路的饋線為不等長(zhǎng)。
[0012]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述上天線PCB板與下天線PCB板中的垂直極化相位差為180°。
[0013]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述上天線PCB板和下天線PCB板的各自垂直極化饋電功分器左右兩路的饋線不等長(zhǎng)，相位差為180°。
[0014]本發(fā)明的有益效果有:
本發(fā)明一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，所述天線PCB板包括上天線PCB板和下天線PCB板，上天線PCB板和下天線PCB板的沿水平中心線可調(diào)整天線陣列的角度，天線垂直方向可以產(chǎn)生若干固定波束，提高靈活度。
[0015]每一個(gè)極化可以有兩個(gè)饋點(diǎn)口，從而使用兩路TR單獨(dú)饋電，可以實(shí)現(xiàn)每列天線饋線方向64個(gè)單元，從而讓更小的波束形成成為可能。
【附圖說(shuō)明】
[0016]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，其中:
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的天線PCB板工作原理示意圖
圖2是本發(fā)明實(shí)施例的天線PCB板第一層輻射單元結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例的上天線PCB板第二層結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例的天線PCB板第三層饋線結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例的電磁耦合孔的放大示意圖；
圖6為本發(fā)明實(shí)施例的SMP焊盤接頭和對(duì)應(yīng)的饋電功分器放大示意圖。
[0017]1是輻射單元；2是電磁耦合孔；3是極化之一水平極化的饋點(diǎn)功分器；4是水平極化單元間饋線；5是水平極化SMP直連PCB的射頻接頭焊盤；6是垂直極化電磁耦合孔；7是垂直極化單元間饋線；8是垂直極化饋點(diǎn)功分之路一 ；9是垂直極化饋點(diǎn)功分之路二 ；10是垂直極化SMP直連PCB的射頻接頭焊盤；11是第二子陣列垂直極化饋電工分之路；12是第二子陣列垂直極化饋電射頻接頭焊盤。
【具體實(shí)施方式】
[0018]參見圖1、2、3和圖4，本發(fā)明的一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，所述天線PCB板包括上天線PCB板和下天線PCB板所述天線PCB板至少包括三層，所述天線PCB板的第一層為輻射單元1，第二層為電磁耦合孔2和6，第三層為饋線結(jié)構(gòu)，所述饋線結(jié)構(gòu)包括射頻接頭焊盤5和10、與射頻接頭焊盤5和10對(duì)應(yīng)的饋電功分器和與饋電功分器3連接的饋線4和7，所述上天線PCB板和下天線PCB板的沿水平中心線可調(diào)整天線陣列的角度，天線垂直方向可以產(chǎn)生若干固定波束，提高靈活度。
[0019]最優(yōu)實(shí)施方式作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述天線PCB板還設(shè)置有第四層，所述第四層為與首層類似的反射體。天線PCB板第四層與第三層之間介質(zhì)為低損耗的硬質(zhì)泡沫。
[0020]所述每列天線的輻射單元至少為4個(gè)，陣列的水平和垂直間距為1/4X-X波長(zhǎng)。本發(fā)明輻射單元陣列為18X64，陣列水平方向和垂直間距約為1/2X波長(zhǎng)，約為1.7cm，從而讓更小的波束形成成為可能。圖2中，以饋線方向?yàn)榇怪狈较颍c饋線垂直的方向?yàn)樗椒较?，本發(fā)明中方向以此坐標(biāo)為準(zhǔn)。
[0021]進(jìn)一步參考圖5，所述電磁耦合孔2和6是產(chǎn)生水平極化和垂直極化的兩個(gè)相互垂直的Η型電磁耦合孔。本發(fā)明具體實(shí)施例分別為水平極化電磁耦合孔2和垂直極化電磁耦合孔6。
[0022]進(jìn)一步參考圖6，，所述射頻接頭焊盤分為水平極化射頻接頭焊盤5和垂直極化射頻接頭焊盤10，上天線PCB板和下饋電PCB板饋電的位置設(shè)置在不對(duì)稱的位置。本發(fā)明最優(yōu)選實(shí)施例子，上天線PCB板和下饋電PCB板饋電的位置設(shè)置在從水平中心線數(shù)的第10個(gè)與第11個(gè)子天線之間。
[0023]所述垂直極化饋電功分器左右兩路的饋線4和7為不等長(zhǎng)。所述上天線PCB板和下天線PCB板中的垂直極化相位差為180°。所述每個(gè)天線PCB板的垂直極化饋電功分器左右兩路的饋線不等長(zhǎng)，相位差為180°。所述饋線4和7都是經(jīng)過(guò)電磁耦合孔中心下方，為了降低對(duì)表面電流及單個(gè)輻射單元阻抗的影響，饋線及饋點(diǎn)的不規(guī)則結(jié)構(gòu)區(qū)域應(yīng)盡量遠(yuǎn)離耦合孔。
[0024]水平極化射頻信號(hào)傳輸工作原理為，當(dāng)系統(tǒng)傳輸水平極化信號(hào)時(shí)，射頻信號(hào)通過(guò)SMP接頭傳輸?shù)剿綐O化天線入口，水平極化的饋點(diǎn)功分器3將其等相位，不等幅分成左右兩個(gè)之路，并通過(guò)U型折彎實(shí)現(xiàn)與天線的阻抗匹配，到達(dá)電磁耦合孔2下方的部分電磁能量將通過(guò)耦合孔而將傳遞給上層輻射單元1，而剩余能量將持續(xù)傳遞給單元模塊間饋線4為后續(xù)單元提供能量。耦合到輻射單元1上的能量將激發(fā)對(duì)應(yīng)水平極化的(即單元上下邊緣壁)的電磁諧振，從而將電磁能轉(zhuǎn)換為空間自由傳輸?shù)乃綐O化電磁場(chǎng)。同樣原理應(yīng)用于上下子陣列，當(dāng)上下收發(fā)機(jī)等幅等相位饋電時(shí)，天線方向圖將疊加構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立波束。
[0025]當(dāng)系統(tǒng)傳輸垂直極化信號(hào)時(shí)，射頻信號(hào)通過(guò)SMP接頭傳輸?shù)酱怪睒O化天線入口，垂直極化的饋點(diǎn)功分器將信號(hào)能量分上下兩個(gè)支路，其蛇形不等長(zhǎng)設(shè)計(jì)使得左右之路相位差180°，有效保證信號(hào)在空間的正相疊加。到達(dá)電磁耦合孔6下方的部分電磁能量將通過(guò)耦合孔而將傳遞給上層輻射單元1，而剩余能量將持續(xù)傳遞給單元模塊間饋線7為后續(xù)單元提供能量。耦合到輻射單元1上的能量將激發(fā)對(duì)應(yīng)垂直極化的諧振邊緣(即單元左右邊緣壁)的電磁諧振，從而將電磁能轉(zhuǎn)換為空間自由傳輸?shù)拇怪睒O化電磁場(chǎng)。同樣原理應(yīng)用于上下子陣列，當(dāng)上下收發(fā)機(jī)等幅等相位饋電時(shí)，由于下方子陣列本身饋線與上方相差180°，用于抵消方向相反的極化，從而天線方向圖將同相疊加構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立波束。
[0026]當(dāng)上下兩個(gè)子陣列圍繞水平中心軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定角度時(shí)，在以上饋電信號(hào)不改變的狀態(tài)下，這個(gè)天線的波束寬度將被對(duì)應(yīng)拓寬，以實(shí)現(xiàn)多功能雷達(dá)所需要的垂直可變波束之功能。
[0027]以上所述，只是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式而已，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，只要其以任何相同或相似手段達(dá)到本發(fā)明的技術(shù)效果，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，所述天線PCB板包括上天線PCB板和下天線PCB板，所述天線PCB板至少包括三層，所述天線PCB板的第一層為輻射單元，第二層為電磁耦合孔，第三層為饋線結(jié)構(gòu)，所述饋線結(jié)構(gòu)包括射頻接頭焊盤、與射頻接頭焊盤對(duì)應(yīng)的饋電功分器和與饋電功分器連接的饋線，所述上天線PCB板和下天線PCB板沿水平中心線可調(diào)整天線陣列的角度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，所述天線PCB板還設(shè)置有第四層，所述第四層為與第一層類似的反射體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，所述上、下天線PCB板以水平中心線上下對(duì)稱。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，所述電磁耦合孔是產(chǎn)生水平極化和垂直極化的兩個(gè)相互垂直的H型電磁耦合孔。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，所述射頻接頭焊盤包括垂直極化射頻接頭焊盤和水平極化射頻接頭焊盤，所述垂直極化射頻接頭焊盤和水平極化射頻接頭焊盤通過(guò)導(dǎo)線與對(duì)應(yīng)的垂直極化饋電功分器和水平極化饋電功分器連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，上天線PCB板和下饋電PCB板饋電的位置設(shè)置在非對(duì)稱的位置。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，上天線PCB板和下天線PCB板饋電的位置設(shè)置在水平中心上方和下方的第10個(gè)與第11個(gè)子天線之間。8.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，所述水平極化饋電功分器左右兩路的饋線為不等長(zhǎng)。9.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，所述上天線PCB板與下天線PCB板中的垂直極化相位差為180°。10.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，所述上天線PCB板和下天線PCB板的各自垂直極化饋電功分器左右兩路的饋線不等長(zhǎng)，相位差為180°。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，所述天線PCB板包括上天線PCB板和下天線PCB板，所述饋電PCB至少包括三層，所述天線PCB板的第一層為輻射單元，第二層為電磁耦合孔，第三層為微帶饋線結(jié)構(gòu)，所述上天線PCB板和下天線PCB板的沿水平中心線可調(diào)整天線陣列的角度，天線垂直方向可以產(chǎn)生若干固定波束，提高靈活度。每一個(gè)極化可以有兩個(gè)饋點(diǎn)口，從而使用兩路TR單獨(dú)饋電，可以實(shí)現(xiàn)每列天線饋線方向64個(gè)單元，從而讓更小的波束形成成為可能。
【IPC分類】H01Q3/02, H01Q21/00, H01Q1/50, H01Q21/24
【公開號(hào)】CN105356050
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510770585
【發(fā)明人】包曉軍, 李琳, 劉遠(yuǎn)曦, 劉宏宗
【申請(qǐng)人】珠海納睿達(dá)科技有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年11月11日