[发明专利]小型化圆柱共形微带阵列天线

说明书

本发明公开一种小型化圆柱共形微带阵列天线，包括金属圆柱共形体(1)、矩形介质基板(2)和满贴于所述介质基板(2)下表面的金属反射接地层(3)，所述介质基板(2)和金属反射接地层(3)的长度方向与圆柱共形体(1)轴向平行，宽度方向沿圆柱共形体(1)周向弯曲共形于所述金属圆柱共形体(1)外表面；在所述介质基板(2)上表面沿长度方向轴线依次设有金属匹配单元(4)、第一微带匹配线(51)、至少二个金属辐射单元(61、62)、第二微带匹配线(52)和馈电端口(7)。本发明的小型化圆柱共形微带阵列天线体积小、结构紧凑。

技术领域

本发明属于毫米波共形微带天线技术领域，特别是一种结构紧凑、体积小的小型化圆柱共形微带阵列天线。

背景技术

微带天线体积小，剖面低，易于与载体共形，而单个微带天线单元增益小，带宽窄，在实际应用中，往往对天线的增益、带宽、辐射方向等有具体的要求，因而进行阵列设计时很有必要的。共形阵列天线是指将阵列天线附着在载体的表面上并与载体贴合，形成一个非平面的共形阵列天线。微带共形阵列天线已经成为当前的研究热点之一，在雷达、通信和导弹上得到了越来越广泛的应用。

若共形天线要求天线方向图最大辐射方向与弹轴形成某一固定夹角，实现这一要求的一个较好途径就是设计成行波天线阵，通过调整阵列天线单元之间的间距即可实现天线方向图主瓣的角度偏转，同时天线的带宽也可以得到展宽。

所谓行波天线，即天线上的电流按行波分布。通常是利用导线末端接匹配负载来消除反射波而构成的，匹配负载可以尽量减少甚至是消除反射波，使得天线的电流按照行波天线的形式分布。为了减小天线能量的消耗和设计的难度，利用微带线的损耗来代替匹配负载。毫米波频段，每单位波长的微带线损耗可达到0.1dB至0.2dB，越长的微带线损耗越多，耦合到后面微带元上的能量就越少，后面的微带元就可以近似被看作是吸收负载。

实现这一思路的天线结构大致如下：将若干个完全相同的天线单元串联，增加阵列所含单元数量，观察串馈阵列上电流分布，直至距离馈电端最远的一个天线单元上几乎没有电流分布即可。这种方法虽然不是严格的行波阵，也能起到行波阵的效果，实现天线主瓣任意方向的偏移。

然而，该种天线设计方式所需微带天线单元一般为6-10个，数量较多，天线体积较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小型化圆柱共形微带阵列天线，结构紧凑、体积小。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种小型化圆柱共形微带阵列天线，包括金属圆柱共形体1、矩形介质基板2和满贴于所述介质基板2下表面的金属反射接地层3，所述介质基板2和金属反射接地层3的长度方向与圆柱共形体1轴向平行，宽度方向沿圆柱共形体1周向弯曲共形于所述金属圆柱共形体1外表面；

在所述介质基板2上表面沿长度方向轴线依次设有金属匹配单元4、第一微带匹配线51、至少二个金属辐射单元61、62、第二微带匹配线52和馈电端口7；

所述至少二个金属辐射单元61、62之间以第一微带线81相连，靠近匹配单元4的金属辐射单元61通过第一微带匹配线51与匹配单元4连接；远离匹配单元4的金属辐射单元62通过第二微带线82与第二微带匹配线52相连，所述第二微带匹配线52的另一端通过第三微带线83与馈电端口7相连，所述馈电端口7位于所述矩形介质基板2的短边中点上。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1、结构紧凑、体积小：本发明在天线单元设计时将E形辐射单元的输入阻抗设计在微带线特性阻抗附近，作为线阵最后一个阵元，看成是匹配负载，达到行波阵效果，选取两个矩形辐射单元，通过调节单元间距实现主波束偏移，减小天线总长度，实现小型化。

2、天线辐射影响小：本发明采用同轴馈电，契合实物测试需求，减小对天线辐射影响。