[发明专利]小型平面倒F加载阵列天线

说明书

技术领域

本发明涉及阵列天线领域，特别是小型平面倒F加载阵列天线。

背景技术

天线在飞机通信系统中一直占据着无可取替代的地位，在机载通信系统中，往往需要天线具有特殊的方向图以满足特定工作的需要，而阵列天线技术通过控制天线辐射单元的排布、天线辐射单元的幅度、相位分布可以方便地实现天线波束赋型并获取高功率、高增益的特性。飞机天线受高空环境的限制，天线的尺寸要小，剖面要低，并且需要满足极化和方向图等电性能要求。传统的机载阵列天线的设计常采用线型/平面微带阵列或波导缝隙阵列设计，微带阵列天线有导体和介质损耗，容易激励表面波，导致辐射效率低，天线辐射距离近，在较低频段，微带天线的尺寸大，这与机载天线小尺寸设计原则相矛盾；对于波导缝隙阵，阵元间耦合影响是比较大的，必须考虑内部和外部耦合效应，在实际应用中，通过实验测量阵元间的耦合误差较大，而且实验工作量很大，并且波导缝隙阵列天线很难实现宽频段和宽波束扫描。

平面倒F阵列天线与其它的阵列天线相比优点在于：无需附加匹配电路，结构紧凑，体积小，重量轻，成本低，单个天线方向图在水平方向上具有全向性，组成阵列后容易实现宽波束通信。但传统的平面倒F天线带宽较窄，在有限的空间范围内组成阵列后由于天线单元间的强烈耦合造成了天线辐射能量的耗散，天线辐射效率低，方向图往往不能满足实际应用。如何解决现有技术的不足已成为阵列天线领域亟待解决的一大难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足而提供了小型平面倒F加载阵列天线。本发明天线能够在较宽频率范围内实现两种辐射模式的切换：定向90°波束扫描和全向360°波束扫描，该天线效率高、结构简单、稳定且体积小。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的小型平面倒F加载阵列天线，包括天线罩、金属板和基座，金属板紧贴在基座上表面，天线罩固定在基座上，还包括四个平面倒F天线、中心加载体和四个无源金属去耦模块；

其中，四个平面倒F天线均匀排布在金属板上表面构成方形平面倒F天线阵列，中心加载体位于方形平面倒F天线阵列中心且与金属板上表面连接，四个无源金属去耦模块均匀排布在四个平面倒F天线之间并与金属板上表面连接。

作为本发明的小型平面倒F加载阵列天线进一步的优化方案，所述中心加载体为无源金属体。

作为本发明的小型平面倒F加载阵列天线进一步的优化方案，所述无源金属体包括圆形金属片和金属柱，圆形金属片设置于金属柱上，金属柱与金属板上表面连接。

作为本发明的小型平面倒F加载阵列天线进一步的优化方案，所述中心加载体为中心加载平面倒F天线。

作为本发明的小型平面倒F加载阵列天线进一步的优化方案，所述无源金属去耦模块为铜柱。

作为本发明的小型平面倒F加载阵列天线进一步的优化方案，所述金属板为铜板，基座为铝基座。

作为本发明的小型平面倒F加载阵列天线进一步的优化方案，所述天线罩采用环氧玻璃钢天线罩。

作为本发明的小型平面倒F加载阵列天线进一步的优化方案，所述平面倒F天线的金属辐射平面为椭圆形或圆形或矩形或矩形与梯形的组合。

作为本发明的小型平面倒F加载阵列天线进一步的优化方案，所述中心加载平面倒F天线的金属辐射平面为曲线构成的四边形。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明采用四个平面倒F天线构成方形平面倒F天线阵列，在方形平面倒F天线阵列中心设置中心加载体：无源金属体或者中心加载平面倒F天线，以展宽天线带宽；在方形平面倒F天线阵列间均匀添加无源金属去耦模块以削弱耦合，平面倒F天线辐射平面紧贴介质天线罩，不仅使天线结构稳定，而且减小了天线的尺寸；本发明的天线在较宽频率范围内实现两种辐射模式的切换：定向90°波束扫描和全向360°波束扫描；该天线效率高、结构简单、稳定且体积小。

附图说明

图1是本发明中心加载体为无源金属体的阵列天线结构示意图。

图2是本发明中心加载体为中心加载平面倒F天线的阵列天线结构示意图。

图3是平面倒F天线的金属辐射平面为椭圆形的平面示意图。

图4是平面倒F天线的金属辐射平面为圆形的平面示意图。

图5是平面倒F天线的金属辐射平面为矩形的平面示意图。

图6是平面倒F天线的金属辐射平面为矩形与梯形组成的平面示意图。

图7是平面倒F天线的金属辐射平面为斜拉顶板方式的的平面示意图。