[发明专利]一种拓展天线驻波带宽的阶梯型腔体谐振天线

说明书

本发明涉及一种拓展天线驻波带宽的阶梯型腔体谐振天线，属于雷达天线领域。针对微带腔体谐振天线提高工作带宽的需要，提出了一种阶梯型结构的谐振腔体层设计结构,将天线谐振腔体层中的空腔在纵向上改进为多层组合结构，每层空腔的整体三维尺寸从顶部至底部依次递增。谐振腔体层顶部依次加载馈电微带线层和天线辐射层，底部采用金属板将空腔开口封闭进行保护和固定，实现了低剖面和拓展驻波带宽的目的。

技术领域

本发明涉及一种微带天线，特别涉及腔体谐振结构的微带天线。

背景技术

目前在相控阵雷达领域中对带宽和扫描角度的要求愈加重要，宽带相控阵雷达技术是当前相控阵雷达技术发展的一个重要方向，这主要与相控阵雷达在多目标、多功能情况下要完成的许多新任务密切相关。因此构建相控阵雷达的首要目标是实现宽带单元天线。同时，由于对相控阵系统轻量化和小型化要求的提高，瓦片式集成化子阵结构的有源面阵形式更加引人注目。对于天线而言实现结构上的低剖面和驻波的宽带效果是适用于上述集成化有源面阵系统的必要条件。微带天线在雷达射频系统中有重要应用。他的优点在于体积小，重量轻，易于集成等。但是在工作带宽方面有明显的缺点，传统微带天线的工作带宽不到5％。采用背腔结构是拓展微带天线工作带宽的一种常用方法，传统的矩形或圆形腔体微带天线的工作带宽通常可以达到20％，但是在目前已经很难满足新型的射频系统中的应用要求。

本发明主要针对适用于瓦片式集成化有源面阵中的平面宽带腔体谐振天线。

发明内容

本发明提出了一种拓展天线驻波带宽的阶梯型腔体谐振天线，主要包括：辐射贴片层、馈电微带线层和谐振腔体层。其中辐射贴片层和馈电微带线层依次加载在谐振腔体层顶部；谐振腔体层中的空腔部分改进为纵向阶梯形式的结构，具体表现为天线谐振腔体层中的空腔在纵向上为多层组合结构，空腔整体三维尺寸从顶部至底部依次递增。底部采用金属板将空腔开口封闭进行保护和固定。

其中谐振腔体层顶部尺寸最小的空腔横向剖面尺寸按照高频点的四分之一个波长为标准，底部尺寸最大的空腔横向剖面尺寸按照低频点的四分之一个波长为标准，介于二者之间的空腔横向剖面尺寸以二者尺寸为起点和终点线性或指数递增。腔体底部采用金属板将空腔开口封闭进行保护和固定具体厚度可更具结构固定要求选取。

材料选择上，馈电微带线层和天线辐射贴片层均可采用Arlon AD320介质板，金属贴片和微带线均可采用刻蚀铜皮的方式设置于介质板上。腔体可采用铝板或其他金属。

传统的谐振腔体层中的空腔结构多采用圆形或矩形，并且在纵向上没有形状或者尺寸的变化，可实现的相对带宽在20％以上。和传统的腔体谐振天线相比，本发明可以将腔体谐振天线驻波相对带宽拓展至52％以上，并且在工作频带内保持天线辐射方向图的稳定性。

附图说明

图1为矩形腔体谐振天线。

图2为阶梯型腔体谐振天线。

图3为自由空间下两种天线电压驻波比对比图。

图4为周期边界条件中两种天线电压驻波比对比图。

图5为工作频带内低频点辐射方向图。

图6为工作频带内中频点辐射方向图。

图7为工作频带内高频点辐射方向图。