[实用新型]宽带双极化背腔式双层微带贴片天线

说明书

技术领域

本实用新型属于用作通讯及雷达等宽带双极化天线技术领域，具体涉及一种探针四点馈电的宽带背腔式双层微带贴片天线，本实用新型既可用于接收、也可用于发射无线电波；既可用作通讯及雷达等宽带双极化阵列天线的组阵单元，也可单独用作无线电设备的终端天线。

背景技术

对高分辨SAR合成孔径雷达系统来说，为获得成像目标不同物质特性的细节信息，除要求天线具有大的工作宽带外，还要求SAR具有多极化（HH、VV、HV、VH）工作模式，这就要求天线具备宽带双线极化工作能力。在民用方面，地面通信系统为抗多径衰落而采用的极化分集技术，也推动双线极化天线技术的发展。因此宽带双线极化天线技术在军用和民用领域的应用范围越来越广泛。

同时，在某些具体的应用中，还有诸如：副瓣、隔离、重量和扫描角等方面的特殊要求。例如：对于宽角扫描平面天线阵，要求天线单元具有宽角匹配的潜力；对于极化合成孔径类领域，常常要求设计的天线具备低副瓣、低交叉极化和高隔离度等方面的特性。

目前已见报道的宽带双极化天线形式主要有三大类，第一类是双极化裂缝波导天线，第二类是双极化对称振子天线，第三类是双极化微带贴片天线。裂缝波导天线的优点是效率高，缺点是带宽窄，最大带宽不会超过15％。同时由于波导尺寸限制，它不适用于L波段以下的低频天线设计。对于双极化对称振子天线，其优点是带宽宽，缺点是天线剖面尺寸大，结构设计复杂，两种极化天线单元相同切割面的波瓣一致性差。特别是当天线单元数较少时，容易造成了两种极化状态下天线的波瓣宽度、背瓣及增益等方面的指标差异很大，不利于SAR的成像处理。而双极化微带贴片天线除了具有重量轻、加工简单等优点，还具有两极化面波瓣一致性好的特点，适合于双极化SAR天线的设计。但对于较低工作波段，由于微带板厚度限制，使得常规微带贴片天线工作带宽较窄。为解决该问题，目前常见技术手段有：1）背腔结构与锥形耦合探针馈电相结合（R. F. Thomas and J. Huang, Ultra-Wideband UHF Microstrip Array for Geo-SAR Application, IEEE APS.,1998,pp. 2096-2099），在单层微带结构上实现了46％的工作带宽；2）多层微带结构与电容补偿探针馈电相结合（J.Huang, Z. A.Hussein, and A.Petros, A VHF Microstrip Antenna With Wide-Bandwidth and Dual-Polarization for Sea Ice Thickness Measurement，IEEE TAP., Vol.55，pp.2718-2722, Oct. 2007.），在多层微带结构上实现了30％的工作带宽。为实现高隔离、低交叉极化的双线极化工作，两者皆采用两两反相的四点馈电技术。但它们的缺点是天线结构复杂，其中前者锥形馈电探针的设计难度及加工难度皆较大，而后者采用多层泡沫微带结构，加工精度差，使得天线的实测交叉极化性能较差。

综上所述：在已有的各种微带天线中，具有因原理或结构而致的优点，也存在因原理或结构而致的缺陷，如何使得所述各种微带天线的优点得到尽可能地集中，并尽可能地克服缺陷，构成本实用新型所需解决的具体问题。

发明内容

为了将各种微带天线的优点得到尽可能地集中，并尽可能地克服缺陷，本实用新型提供一种宽带双极化背腔式双层微带贴片天线。

本实用新型的原理及构思涉及以下四个方面：第一，为实现宽带工作，天线采用背腔结构结合双层微带结构。其中采用背腔结构的作用是等效增加微带基板厚度并降低介质的介电常数，即通过降低天线的Q值来增加天线的工作带宽；而采用双层微带结构的目的是为了实现多点谐振展宽工作带宽。第二，采用与激励贴片一体化设计的近耦合电抗补偿型馈电结构，一方面是实现对天线馈电的宽带设计，另一方面是为了简化馈电探针的设计。第三，寄生单元采用与天线罩的一体化的设计，既简化结构又有利于天线防护。第四，采用四点馈电，通过相对端口的反相馈电实现双极化天线的高隔离和低交叉极化性能。

本实用新型的具体结构设计方案如下：