[发明专利]高效率宽带双极化腔体阵列天线

说明书

本发明公开了一种高效率宽带双极化腔体阵列天线，采用矩形开口波导天线作为阵列单元形式，通过带状线馈电，并以多层PCB基板的叠层结构实现双极化馈电，同时，利用带状线组成功分馈电网络将该单元结构扩展为16×4天线阵列；对功分馈电网络进行基于切比雪夫原理的加权处理，用于抑制天线副瓣电平；对天线阵列由SMA连接器进行馈电，用于提高天线的可移植性，并在馈电网络的末端设计带状线到同轴线的转换。可以满足微波系统对极化多样性的需求，可以在物理条件受限的情况下依然获得优于传统天线的电磁性能。

技术领域

本发明涉及一种基于开口波导腔体的双极化腔体阵列天线，尤其涉及一种高效率宽带双极化腔体阵列天线。

背景技术

双极化天线阵列广泛用于各种各类微波系统，例如SAR成像系统和大规模MIMO通信或雷达系，以满足人们对极化分集不断增长的需求。微带天线阵列是一种最常见的双极化阵列天线，这是因为它具有设计方法灵活和制造工艺简单等优势，但是微带天线阵列的主要缺陷在于它们的损耗较大，特别是当阵列规模变大时，微带阵列天线的损耗往往较大，这意味着基于这种传统设计很难实现高增益和高辐射效率的阵列天线。为了进一步增强微带天线阵列的增益，人们提出了背腔加载的微带天线阵列，但是由于背腔往往具有较高的品质因数，导致加载背腔后的天线往往只能有较窄的带宽。

因此，人们又探索了其他提高天线增益方式，比如通过抑制馈线辐射，表面波损耗和介质损耗，提高天线效率。基于这种想法人们提出了一种全金属的波导馈电双极化天线阵列。通过引入空气填充的金属腔和金属馈电网络，与传统微带天线阵列相比，可以实现更高的效率和更宽的带宽。但是它们的全金属结构质量重体积大，较难在实际系统中使用。此外，在这种阵列天线的设计过程中，为了确保有足够的空间用于波导馈电网络，首先必须设计2×2子阵列。然而，子阵列内部的微结构极其复杂，为加工制造提供了挑战。受到喇叭天线的启发，腔式天线设计具有效率高，重量轻等优点。然而，其馈电结构中的夹层结构为天线装配带来了困难。另外，其馈电结构中的盲孔设计也极大抬高了加工成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效率宽带双极化腔体阵列天线。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的高效率宽带双极化腔体阵列天线，包括：

采用矩形开口波导天线作为阵列单元形式，通过带状线馈电，并以多层PCB基板的叠层结构实现双极化馈电，同时，利用带状线组成功分馈电网络将该单元结构扩展为16×4天线阵列；

对所述功分馈电网络进行基于切比雪夫原理的加权处理，用于抑制天线副瓣电平；

对所述天线阵列由SMA连接器进行馈电，用于提高天线的可移植性，并在馈电网络的末端设计带状线到同轴线的转换，且当带状线埋在多层PCB基板中时，仍设计带状线到同轴线的宽带转换结构，且通过带状线到微带再到SMA的转换结构从侧面为天线阵列。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的高效率宽带双极化腔体阵列天线，可以满足微波系统对极化多样性的需求，可以在物理条件受限的情况下依然获得优于传统天线的电磁性能。

附图说明

图1为本发明实施例的技术路线流程图。

图2为本发明实施例提供的高效率宽带双极化腔体阵列天线PCB顶层结构示意图。

图3为本发明实施例提供的高效率宽带双极化腔体阵列天线PCB水平极化馈电层结构示意图。

图4为本发明实施例提供的高效率宽带双极化腔体阵列天线PCB垂直极化馈电层结构示意图。

图5为本发明实施例提供的高效率宽带双极化腔体阵列天线PCB底层结构示意图。

图6为本发明实施例中不等幅功分器结构示意图。