[发明专利]一种X-Ku波段超宽带紧耦合阵列天线

说明书

本发明公开了一种X‑Ku波段超宽带紧耦合阵列天线，包括多个周期排布的阵列单元，每个阵列单元包括偶极子天线，第一、第二介质板，覆盖层介质板，频率选择表面，等效平板电容的金属贴片及地板；每个偶极子天线包括两片通过短路孔连接到地面的偶极子臂；偶极子天线上方有一层介质板覆盖层；介质板覆盖层上方有一层双面印刷的频率选择表面；偶极子天线下方为第一介质板，等效平板电容的金属贴片位于第一和第二介质板中间，利用SMA接头进行不平衡馈电，偶极子臂不对称，且末端两组不对称的短路孔，来移除不对称馈电所产生的共模电流。本发明在X‑Ku波段实现超宽带的特征，具有低剖面，成本低，易于加工的特点，方便利用PCB制作技术进行批量生产。

技术领域

本发明属于天线技术领域，特别是一种X-Ku波段超宽带紧耦合阵列天线。

背景技术

紧耦合偶极子天线是一种利用单元间的耦合效应拓展天线带宽，实现超宽带的天线之一。相比于传统类型天线，为了降低单元的耦合效应存在间距不能过小的限制，紧耦合阵列天线是利用耦合效应去完成带宽的拓展，因此，该种天线可以有效降低阵列尺寸，提高天线的集成性等特点。2012年Moulder W提出上层加载覆盖层，天线与金属地间加载阻性FSS结构的紧耦合阵列天线，实现超宽带的特性，但由于其需要利用巴伦做平衡馈电的缘故，存在剖面较高的问题。Jing Tao提出了一种利用平面型偶极子天线，直接利用同轴馈电，在Ku波段取得了不错的带宽效果。但其所用材质为rogers 5880及LZ材质，在该天线的多层板设计中，存在价格昂贵且该板材标准板厚较少，实物制作具有一定困难。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种X-Ku波段超宽带紧耦合阵列天线，具有剖面低，超宽带且材料价格低廉，板材标准板厚规格多易于加工等特点。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种X-Ku波段超宽带紧耦合阵列天线，该天线包括多个周期排布的阵列单元，每个阵列单元包括偶极子天线、第一介质板、第二介质板、覆盖层介质板、频率选择表面、等效平板电容的金属贴片及地板；

每个所述偶极子天线包括两片通过短路孔连接到地板的偶极子臂；所述偶极子天线上方设置覆盖层介质板，覆盖层介质板上方设置一层双面印刷的频率选择表面；偶极子天线下方依次设置第二介质板、第一介质板及地板，所述等效平板电容的金属贴片位于第一介质板和第二介质板之间，通过SMA接头进行不平衡馈电。

进一步地，所述等效平板电容的金属贴片与其中一个偶极子臂在空间上存在重叠部分，形成耦合电容。

进一步地，所述重叠部分的面积可调。

进一步地，所述偶极子臂的臂宽可调。

进一步地，两个所述偶极子臂不对称设置，相靠近的两端均记为首端，另一端记为末端；两个首端上对称设置两个短路孔，其中与等效平板电容的金属贴片存在重叠的偶极子臂上的短路孔作为SMA馈电口；偶极子臂的末端两侧设有两组不对称的短路孔，用于移除不对称馈电所产生的共模电流。

进一步地，所述首端的短路孔与末端的短路孔之间的距离可调。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)采用偶极子天线作为紧耦合天线，其结构简单，实现在X-Ku波段超宽带的特性；2)采用SMA接头的不平衡同轴馈电，相对于巴伦结构，剖面更低，易于集成；3)偶极子臂不对称，且末端设有两组不对称的短路孔，移除不对称馈电所产生的共模电流，达到展宽天线带宽的目的；4)所有介质均采用FR-4板材，在X-Ku波段具有低成本，板厚标准多，易于实物加工的特点，且天线性能及口径效率优秀；5)引入频率选择表面作为大角度扫描的阻抗补偿，其具有双面印制且柱形金属片排布特殊的特征，优化了天线阵列的波束扫描性能。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1(a)为一个实施例中X-Ku波段超宽带紧耦合阵列天线中阵列单元的主视图。