[发明专利]一种平面超宽带模块化天线单元及具有其的天线阵列

说明书

本申请提供了一种平面超宽带模块化天线单元，包括：引向介质层，其上面向支撑层的一面设有类偶极子单元；支撑层；第一介质基板，面向支撑层的一面设有对称设置的偶极子单元以及面向第二介质基板的一面设有均布的多个环形金属贴片，其边角设置有第一金属柱，第一介质基板具有贯穿基板本体且电连接至偶极子单元的第一非平衡馈电过孔和第一金属化过孔；第二介质基板，其上设有贯穿基板本体的第二非平衡馈电过孔和第二金属化过孔，其边角设有第二金属柱；金属地板，其上设有同轴连接器，同轴连接器电连接至偶极子单元，金属地板通过第二金属化过孔连接偶极子单元。本申请能够在保证天线超宽带宽角匹配性能的同时，使天线总体剖面更低、单元间距更大。

技术领域

本申请属于相控阵雷达天线技术领域，特别涉及一种平面超宽带模块化天线单元及具有其的天线阵列。

背景技术

随着时代的发展，机载雷达作为飞机上最重要的传感器，需具备宽频带、大范围、远距离的探测能力和高隐身性能。因而，相控阵天线需要具备宽带宽角扫描特性，在空间制约的情况下，实现通信、预警、电子对抗、目标跟踪与识别等多功能复用。同时，要求天线阵面具有低剖面特性，易与机体结构实现共形，从而能减少孔径安装对机载平台隐身、气动性能的影响。

紧耦合型天线作为一种新型的微带天线，利用辐射阵列之间的强互耦效应来拓展带宽，具有几个倍频层的阻抗带宽，而且通过加载阻抗匹配层，能具有较好的宽角匹配特性。为了实现超宽带匹配，紧耦合型天线通常需要外部宽带巴伦结构，虽然天线阵面为平面化的结构，但是巴伦本身还具有一定的高度，因而整个天线无法称作是真正意义上的低剖面天线。为解决这一问题，现有技术中提供了一种紧耦合天线阵，称之为平面超宽带模块化天线，该天线未使用任何外置巴伦，馈电结构十分简单，偶极子仅由两根馈电线馈电，其中一根与同轴接头内导体相连，另一根直接接地。

如图1所示为现有技术中的平面超宽带模块化天线单元10，包括：介质基板11、偶极子单元111、第一宽角匹配层12、第二宽角匹配层13、支撑介质层14、金属地板15、非平衡馈电通孔141、接地第二金属化过孔142、同轴连接器16。第一宽角匹配层12位于介质基板11上方，第二宽角匹配层13位于第一宽角匹配层12方，支撑介质层14位于介质基板11下方，金属地板15位于支撑介质层14下方。偶极子单元111印刷在介质基板11上表面。两个非平衡馈电通孔141位于介质基板11和支撑介质层14中，将偶极子单元111的一臂与同轴连接器16内芯相连，另一臂与金属地板15相连。两个接地第二金属化过孔142位于介质基板11和支撑介质层14中，分别将偶极子单元的一臂与金属地板15相接。

然而，传统平面超宽带模块化天线采用多层微波介质基板来辅助实现超宽带和宽角扫描性能，且充当宽角阻抗匹配层的介质基板具有与工作波长成正比的厚度，显著增加了阵面的总剖面高度。此外，天线阵元间距一般小于λ_h/2(λ_h为工作带宽内最高频波长)，因而天线通道数量增加，导致天线孔径后的电子设备数量增多、成本增加、集成的难度增大。所以，传统平面超宽带模块化天线具有较高的剖面高度、较窄的单元间距，很大程度限定了其在实际中的应用。

发明内容

本申请的目的是提供了一种平面超宽带模块化天线单元及具有其的天线阵列，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

在一方面，本申请提供的技术方案是：一种平面超宽带模块化天线单元，包括：

引向介质层，在所述引向介质层面向支撑层的一面设有用于引向的类偶极子单元；

设置于引向介质层与第一介质基板之间的支撑层；

第一介质基板，所述第一介质基板面向所述支撑层的一面设有对称设置的偶极子单元以及面向第二介质基板的一面设有均布的多个1/4环形金属贴片，所述第一介质基板的边角设置有第一金属柱，所述第一介质基板具有贯穿基板本体且电连接至偶极子单元的第一非平衡馈电过孔和第一金属化过孔；