[发明专利]相控阵宽角扫描天线单元

说明书

技术领域

    本发明涉及扫描天线，具体是相控阵宽角扫描天线单元。

背景技术

相控阵天线在波束扫描时，即使单元无扫描失配损耗，由于阵中单元波瓣的影响，也会导致天线增益在不同扫描角度上存在一定的下降，阵中单元波瓣越窄，增益下降越明显。因此，对于要求宽角扫描的相控阵天线而言，都希望尽量展宽天线的阵中单元波瓣，以满足大扫描角度下天线增益的指标要求。因此要研究如何解决宽角扫描增益下降问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相控阵宽角扫描天线单元，可以实现了天线的宽波束。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：相控阵宽角扫描天线单元，包括天线腔体，天线腔体的下内壁设置有下层介质基片，天线腔体的上内壁设置有上层介质基片，上层介质基片面向下层介质基片的一面设置有背腔弯折十字交叉微带贴片天线，背腔弯折十字交叉微带贴片天线包括矩形的微带公共板，微带公共板的四个边都延伸有贴片天线枝节，4个贴片天线枝节都进行弯折后与上层介质基片连接，微带公共板与上层介质基片保持间隙；下层介质基片还设置有馈电功分网络，馈电功分网络包括2个输出线路，2个输出线路分别通过导线A和导线B与两个相邻的贴片天线枝节连接。

上述结构的原理是：通过把微带贴片进行弯折，减小了十字交叉微带贴片的尺寸，从而实现了天线的宽波束，而传统的结构是直接将十字交叉微带贴片安装在上层介质基片上，本发明是将十字交叉微带贴片的四个贴片天线枝节进行弯折后再安装到上层介质基片上，而弯折后的十字交叉微带贴片变为背腔弯折十字交叉微带贴片天线，为了实现圆极化和解决尺寸减小带来的阻抗变化，因此，本发明还设置有馈电功分网络。

优选的，所述馈电功分网络包括一分二功分网络和90°移相器，一分二功分网络包括2个馈入臂， 2个馈入臂同时接在一个信号输入端上，其中，1个馈入臂直接通过导线A与贴片天线枝节连接，另1个馈入臂与90°移相器连接后通过导线B与贴片天线枝节连接。馈电功分网络是通过一分二功分网络和90°移相器延迟对两个贴片天线枝节分别馈电，实现圆极化，同时，采用电容馈电的方式克服天线尺寸减小带来的阻抗变化，使天线在整个工作频带内均达到良好的阻抗匹配。

优选的，所述90°移相器为一个U形的导电铜带，90°移相器的一端与一分二功分网络的馈入臂连接，90°移相器的一端与导线B连接。经过研究，本发明采用U形的导电铜带作为90°移相器，可以达到较小尺寸，同时其移相效果最佳，可以使得整个天线单元的圆极化效果最佳。

优选的，所述信号输入端连接有SMP型插座。

优选的，在俯视方向上，贴片天线枝节的投影与微带公共板的投影不重合。

优选的，贴片天线枝节是先向着上层介质基片方向弯折90度后再向远离微带公共板的方向弯折90度。

采用上述弯折方式后形成的背腔弯折十字交叉微带贴片天线，可以保证取得较小的尺寸，还可以达到较宽的宽波束。

导线A和导线B都通过电容馈电结构与两个相邻的贴片天线枝节连接。

一分二功分网络的2个馈入臂之间设置有微带电阻。

信号通过射频电缆与天线单元的SMP型插座连接后进入天线的一分二功分网络，一分二功分网络将输入信号等幅同相输出，一路输入信号直接馈入天线，另一路输入信号经90°移相器后馈入天线，从而在天线口面形成两个正交的电场，该电场幅度相等、相位相差90°，在空间形成圆极化电磁波。

本发明的优点在于：背腔弯折十字交叉微带贴片天线尺寸小，可以实现天线的宽波束，该结构的参数有：孤立天线单元的增益约为6.1dB，阵中单元天线的增益约为4.2dB，孤立天线单元的波束宽度约为99°；阵中天线单元波束宽度约为91°，能使输入的射频信号变换成圆极化的电磁波往空间辐射，且辐射的波束宽度较宽（达到93°）；在波束范围内天线的圆极化轴比均小于3。

附图说明

图1为本发明的立体示意图。

图2为本发明的俯视示意图。

图3为背腔弯折十字交叉微带贴片天线的示意图。

图中的附图标记分别表示为：1、天线腔体；2、上层介质基片；3、下层介质基片；4、背腔弯折十字交叉微带贴片天线；5、导线A；6、导线B；7、SMP型插座；8、一分二功分网络；9、90°移相器；41、贴片天线枝节；42、微带公共板。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1、图2、图3所示。