[发明专利]一种基于槽耦合结构的高隔离度双极化紧耦合相控阵天线单元

说明书

本发明属于雷达技术、无线通信技术领域，公开了一种基于槽耦合结构的高隔离度双极化紧耦合相控阵天线单元。考虑到一般的双极化紧耦合天线的极化隔离度较差，因此提出了一种槽耦合过渡结构，在保证相控阵天线驻波与辐射性能的前提下优化了天线的极化隔离度。发明中给出的实施例，详细的描述了一种基于槽耦合过渡结构的双极化紧耦合，其中耦合贴片是由4条矩形折叠长槽组成，耦合贴片可以将其上方辐射臂的电流耦合至下方十字型贴片上，在保证天线工作带宽与波束扫描角度的情况下，最大程度提升天线的极化隔离度。仿真结果表明，实施例中的双极化天线单元的E面与H面均可以在两倍频的范围内实现±60°的波束扫描，在0‑60°的扫描范围内带内极化隔离度基本保持在‑15dB以下。

技术领域

本发明属于雷达技术、无线通信技术领域，具体涉及一种基于槽耦合过渡结构的双极化紧耦合相控阵天线，特别涉及超宽带、宽角扫描，适用于微波频段的雷达与通信系统中。

背景技术

随着电子信息技术的快速发展，现在雷达与通信系统对相控阵天线的要求也逐步提高，不仅仅局限于整体的重量、剖面高度等物理量上，还要求天线具有双极化、工作频带宽、扫描角度广、辐射效率高等电性能优势。对于雷达系统来说，一方面，一部拥有双极化、宽带与宽角扫描能力的天线可以有效的减少平台中天线的数量，进而减少雷达系统重量与散热难度，这在空间有限的平台中显得尤为关键。另一方面拥有宽带宽与大扫描角度的雷达系统拥有较强的抗干扰能力，并且也使雷达有很高的距离分辨率。对于通信系统来说，双极化的天线大大提升了通信效率，并且宽带天线可以采用提高信道带宽的措施来提高信道容量，在高速通信上有着无可比拟的优势。但传统的相控阵天线形式由于阻抗失配等原因很难同时满足宽带与宽角扫描的要求，因此设计一种新的相控阵天线形式是工程上的迫切需求。

近十年以来，国际上天线领域的学者尝试使用天线单元之间的互耦来提升阵列的带宽，这一思路的理论基础是Wheeler在1965年提出的连续电流片理论。它的基本原理是将相邻偶极子单元辐射臂通过末端的电容相连，末端电容可以有效的抵消地板带来的电感效应。并且由于天线单元之间排布紧凑，偶极子单元上的电流分布几乎不变，这样就可以有效的扩展带宽。但使用紧耦合的思路设计双极化天线时，由于需要引入电容的耦合，因此天线辐射臂的结构较为固定，例如：两个正交摆放的偶极子共用末端金属片引入电容耦合，或两个正交偶极子分为两层上下摆放，但由于这些结构中电流串扰的影响，往往会造成极化隔离度的恶化。

综上所述，如何提升双极化紧耦合天线的极化隔离度是亟待解决的问题。本发明正式针对这以关键问题而提出。

发明内容

本发明在背景技术的基础上，提出了一种工作在6-12GHz并且可以实现二维±60°扫描的双极化相控阵天线，天线采用多层PCB加工工艺，使用了一种新型的槽耦合结构，有效提升了双极化天线的极化隔离度。

本发明采用的技术方案为：一种基于槽耦合结构的高隔离度双极化紧耦合相控阵天线单元，该天线从上至下依次包括：介质匹配层、辐射贴片层、金属地板；

所述介质匹配层为第一PCB板，所述第一PCB板的上下表面均无金属层；