[发明专利]一种超宽带紧耦合天线阵列及天线设备

权利要求书

1.一种超宽带紧耦合天线阵列，包括成阵列布置的天线阵元，每个天线阵元包括辐射单元以及馈电单元，其特征在于：

所述辐射单元包括天线辐射片、加载片以及耦合开关；所述耦合开关在连通时，天线辐射片和加载片耦合使天线阵列工作于紧耦合模式；所述耦合开关在断开时，天线辐射片和加载片断开使天线阵列工作于偶极子阵列模式；

所述馈电单元包括超宽带巴伦馈电线以及同轴馈线；所述超宽带巴伦馈电线一端与所述天线辐射片连接，超宽带巴伦馈电线另一端与所述同轴馈线连接。

2.根据权利要求1所述的超宽带紧耦合天线阵列，其特征在于：所述辐射单元包括天线介质基板，天线辐射片、加载片以及耦合开关设置在所述天线介质基板的两侧。

3.根据权利要求1所述的超宽带紧耦合天线阵列，其特征在于：在所述辐射单元上设置有一介质匹配层。

4.根据权利要求1所述的超宽带紧耦合天线阵列，其特征在于：所述超宽带巴伦馈电线包括垂直段和水平段；垂直段顶端与天线辐射贴片连接在一起，垂直段底端与水平段连接在一起；水平段通过同轴馈线馈电。

5.根据权利要求4所述的超宽带紧耦合天线阵列，其特征在于：超宽带巴伦馈电线的垂直段和水平段均为用于实现阻抗匹配的梯形渐变线结构，通过调节渐变线的斜率，使得超宽带巴伦馈电线可以覆盖L/S/C/X/Ku频段，其斜率k满足公式：

k＝0.5(W_50Ω-W_up)/(l_Vbalun+l_Hbalun)

其中，l_Vbalun表示超宽带馈电巴伦垂直段长度，l_Hbalun表示超宽带馈电巴伦水平段长度，W_50Ω表示50Ω对应微带线宽，W_up表示天线输入阻抗对应的微带线宽度。

6.根据权利要求5所述的超宽带紧耦合天线阵列，其特征在于：渐变巴伦地板宽度W_gnd为：

其中，d∈[0,h]，d表示与天线辐射贴片的距离，W_down表示渐变巴伦地板底部宽度，h表示渐变巴伦地板总长度。

7.根据权利要求6所述的一种超宽带紧耦合天线阵列，其特征在于：所述天线辐射片、超宽带巴伦馈电线的垂直段、渐变巴伦地板与加载片为附着在天线介质基板上的厚度为17μm的铜层；所述超宽带巴伦馈电线的水平段和反射地板为附着在反射地介质基板的厚度为17μm的铜层；所述天线介质基板和反射地基板均为厚度为0.254mm的Taconic TLT,介电常数为2.55；所述天线介质基板和反射地基板通过直插方式固定，双方呈垂直关系；所述介质匹配层为厚度5.3mm的POM，介电常数为2.25。

8.根据权利要求7所述的一种超宽带紧耦合天线阵列，其特征在于：天线阵元间距设定为10.48mm，天线辐射片两个臂总长8.98mm，天线辐射片距离反射板高度为14mm；在耦合开关闭合时，加载片与天线辐射臂通过耦合开关连为一个整体，天线阵列工作于紧耦合模式，可覆盖1.5GHz-10.1GHz频段；在耦合开关断开时，天线阵列工作于偶极子阵列模式，加载片与天线辐射臂断开，起加载作用，将偶极子输入阻抗调整为等于紧耦合模式的输入阻抗，使得天线工作于以16.5GHz左右为中心频点的13.6GHz-18.7GHz频段。

9.根据权利要求1所述的一种超宽带紧耦合天线阵列，其特征在于：所述耦合开关为开关二极管。

10.一种天线设备，其特征在于，采用权利要求1-9任一所述超宽带紧耦合天线阵列。