[发明专利]一种宽带相控阵天线单元及其辐射方法

权利要求书

1.一种宽带相控阵天线单元，其特征在于包括：介质基片(5)，环形辐射器(1)，匹配枝节(2)，附加谐振枝节(3)，馈电同轴接头(4)；

环形辐射器(1)位于介质基片(5)的一侧上，匹配枝节(2)与附加谐振枝节(3)位于介质基片(5)上，馈电同轴接头(4)的内导体穿过介质基片(5)与附加谐振枝节(3)相连；

介质基片(5)用于支撑环形辐射器(1)、匹配枝节(2)、附加谐振枝节(3)；

环形辐射器(1)单独或环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)共同作用，能够接收或发射电磁波信号；

匹配枝节(2)与环形辐射器(1)配合，实现宽带相控阵天线单元的阻抗匹配；

附加谐振枝节(3)与环形辐射器(1)，匹配枝节(2)配合，形成所需的谐振频率，并天线带宽展宽到所需要的带宽；

馈电同轴接头(4)用于将外部射频信号馈入宽带相控阵天线单元，馈入的外部射频信号分别在环形辐射器(1)及环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)构成的配合上形成了两种不同的电流分布；环形辐射器(1)上的电流在工作频率的高频形成谐振转换成相应频率的电磁波，同时环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)构成的配合上的电流在工作频率的低频形成谐振转换成相应频率的电磁波，产生的两个不同频率的电磁波均辐射到自由空间中。

2.根据权利要求1所述的一种宽带相控阵天线单元，其特征在于包括：介质基片(5)为覆铜板；覆铜板，包括两层金属层和一层介质层，介质层位于两层金属层之间，其中一层金属层作为上表面，上表面上腐刻环形结构形成环形辐射器(1)；在同一层金属层上腐刻匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)。

3.根据权利要求1所述的一种宽带相控阵天线单元，其特征在于包括：介质基片(5)为覆铜板；覆铜板，包括三层金属层和两层介质层，相邻两层金属层之间为一层介质层，相邻两层介质层之间为一层金属层，三层金属层依次为上表面层、中间层和下表面层；在中间层的金属层上腐刻环形结构形成环形辐射器(1)；在上表面的金属层上腐刻匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)。

4.根据权利要求1所述的一种宽带相控阵天线单元，其特征在于包括：介质基片(5)为覆铜板；覆铜板，包括三层金属层和两层介质层，相邻两层金属层之间为一层介质层，相邻两层介质层之间为一层金属层，三层金属层依次为上表面层、中间层和下表面层；在中间层的金属层上腐刻匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)；在上表面的金属层上腐刻环形结构形成环形辐射器(1)。

5.根据权利要求1所述的一种宽带相控阵天线单元，其特征在于包括：环形辐射器(1)的周长为1个介质波长，环形辐射器(1)的形状为圆形或者方形。

6.根据权利要求1所述的一种宽带相控阵天线单元，其特征在于包括：匹配枝节(2)为长方形或者圆弧形。

7.根据权利要求1所述的一种宽带相控阵天线单元，其特征在于包括：附加谐振枝节(3)为矩形或者锯齿形。

8.根据权利要求1所述的一种宽带相控阵天线单元，其特征在于包括：馈电同轴接头(4)，包括内导体、外导体和法兰，内导体为金属探针，法兰通过螺钉固定在介质基片(5)未腐刻环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)的金属层上，内导体一端穿过介质基片(5)与附加谐振枝节(3)相连，另一端与外导体配合形成同轴结构，作为信号输入输出接口。

9.根据权利要求1所述的一种宽带相控阵天线单元，其特征在于包括：介质基片(5)为介电常数2.2的聚四氟乙烯玻璃纤维材料。

10.根据权利要求1所述的一种宽带相控阵天线单元，其特征在于：介质基片(5)采用聚四氟乙烯玻璃纤维、聚酰亚胺、聚乙烯、聚苯乙烯、石英、陶瓷材料。

11.一种宽带相控阵天线单元的辐射方法，其特征在于步骤如下：

(一)馈电同轴接头(4)将外部射频信号馈入附加谐振枝节(3)；

(二)步骤(一)馈入的外部射频信号分别在环形辐射器(1)及环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)构成的配合上形成了两种不同的电流分布；环形辐射器(1)上的电流在工作频率的高频形成谐振转换成相应频率的电磁波，环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)构成的配合上的电流在工作频率低频形成谐振转换成相应频率的电磁波；环形辐射器(1)位于介质基片(5)的一侧上，匹配枝节(2)与附加谐振枝节(3)位于介质基片(5)上，馈电同轴接头(4)的内导体穿过介质基片(5)与附加谐振枝节(3)相连；介质基片(5)用于支撑环形辐射器(1)、匹配枝节(2)、附加谐振枝节(3)；环形辐射器(1)单独或环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)共同作用，能够接收或发射电磁波信号；匹配枝节(2)与环形辐射器(1)配合，实现宽带相控阵天线单元的阻抗匹配；附加谐振枝节(3)与环形辐射器(1)，匹配枝节(2)配合，形成所需的谐振频率，并天线带宽展宽到所需要的带宽；同时环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)构成的配合上的电流在工作频率的低频形成谐振转换成相应频率的电磁波，产生的两个不同频率的电磁波均辐射到自由空间中；

(三)将步骤(二)同时产生的两个不同频率的电磁波均辐射到自由空间中。