[发明专利]一种低剖面阵列天线

说明书

本发明公开了一种应用于无线通信系统的宽频带低剖面紧耦合阵列天线，包括金属腔，功分网络、环形馈电结构、容性加载回路环单元、SMA同轴转换接头。其中，金属腔环绕于阵列天线，用于实现天线与飞行器的共型安装和辐射方向图的改善。本发明通过引入环形馈电结构及容性回路环加载单元有效的降低了天线的剖面高度，并通过天线单元之间的互耦效应对天线阵列阵间距进行合理设计，从而拓展了工作频带，实现了阵列天线的低剖面、宽频带、共型化设计。与现有技术相比，本发明具有结构简单、共型化、易加工、剖面低、工作频带宽等优点。因此，可应用于宽频段的无线通信系统。

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种低剖面、宽带、共型化的阵列天线设计方法，可以应用于现代无线通讯设备中。

背景技术

随着无线通信系统的发展，天线作为其重要组成部分也遇到了前所未有的发展和挑战。作为通信系统的接收和发射最前端的天线，在弹载无线通信系统中的要求越来越高。因此，研发一种具有小型化、宽频带、低剖面、稳定的全向辐射方向图和增益特性的天线受到了越来越多的关注。

目前，可以在公开的杂志期刊中获取许多关于垂直极化天线设计的文章，比如在IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION期刊(2017年16期第2951-2954页)上Weihua Tan等人提出了一种具有垂直极化、全向辐射特性的套筒天线，其天线高度为0.25λ(λ是中心工作频率对应的波长)，这是传统单极子天线设计选取的一个标准。该方案采用的传统的单极子天线设计方法，天线高度满足四分之一个波长。然而，按照这样的天线设计方法，会造成天线高度过高，无法实现弹载天线共型化的目的；K.L.Lau等人在IEEE Antennasand Wireless Propagation Letters(2009年8期第340-343页)期刊上提出了一种具有低剖面特性天线，其天线高度仅为0.18λ(λ是中心工作频率对应的波长)，虽然该天线具有较低的剖面高度，但是其带宽却只有27.1％，该方案采用折叠辐射体的方案降低天线高度。然而，该方案无法满足多频段同时工作的需求，而且其在方位面上的交叉极化也仅为-10dB。

为解决上述问题，本发明提供了一种基于紧耦合效应的宽带天线设计方法，可以很好地克服上述不足，并提供一种具有低剖面、宽频带、方向图性能更好的共型化阵列天线设计方法。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的剖面高，工作带宽窄和辐射方向图性能恶化的不足，本发明的目的在于提供一种带宽增强的低剖面的共型阵列天线设计方法。首先，本发明采用半圆环形馈电结构及容性加载回路环，有效的降低了天线剖面高度；其次，本发明在于合理地利用相邻单元间的互耦效应，改善了工作频带内的阻抗匹配特性，拓展了天线阵列的工作频段。同时，本发明将1×6一维紧耦合圆形面阵安装于金属腔内，有效的实现了天线与飞行器之间的共型化安装和方位面的辐射方向图的改善。

技术方案：

一种基于强耦合带宽增强的低剖面阵列天线，包括：有金属腔体，介质基板，金属箔层，内层金属片，外层金属片，金属体；其中，

所述的金属腔体为单层薄壁凹形盘状结构，中心部位带有小孔；所述的介质基板位于金属腔体凹面内层，固定于金属腔体底板靠近中心位置；介质基板另一侧印刷有金属箔层，金属箔层的图案形状为辐射选装对称形状，具体为从中心向外连续辐射的N个分支终端；

所述外层金属片数量为N个，固定在介质基板上，每个外层金属片的外形包含有三个折平面，各个外层金属片的上平面彼此分离，且排列成一个带间隙的圆环图案，圆环图案所在平面与介质基板的邻接平面平行；其余两个平面与介质基板的上平面邻接，构成一个通孔形状的结构；