[发明专利]宽带低剖面AMC波束可调腔体单极子阵列天线

说明书

本发明涉及一种宽带低剖面AMC波束可调腔体单极子阵列天线，包括单极子天线单元、宽带AMC结构、金属腔体。所述单极子天线单元所述单极子天线单元包括单极子天线和单极子天线两侧三角条状的寄生结构，单极子天线安装在金属腔体的小腔体的侧壁上；所述宽带AMC结构为加空气层的方形贴片型AMC结构，其位于单极子天线与腔体底面之间，在介质基板上面印制正方形阵列，介质基板与腔体底面之间为空气层。所述金属腔体为长方体，一面开口，中间有一长方形金属薄壁。本发明通过在小尺寸腔体内对宽带小型化AMC单极子天线单元排阵，应用阵列单元间的馈电相位差实现俯仰面波束可调，整个阵列在小尺寸腔体内具有良好的俯仰面波束可调特性和方位面的宽波束特性。

技术领域

本发明涉及宽带低剖面小尺寸腔体内的腔体天线领域和阵列天线领域，特别是涉及一种基于AMC(人工磁导体)结构和二元阵列的宽带低剖面波束可调腔体单极子阵列天线。

背景技术

随着无线通信的快速发展，准确的进行电子侦察测向对军事和民用领域来说越来越重要，宽带天线单元在测向系统中的应用也越来越多。测向系统中的天线单元需要在宽频带内保持良好的匹配特性和稳定的辐射方向图以及波束的良好覆盖，要求天线波束增益高、波瓣宽度大、前后比大，同时希望天线小型化和轻量化，在军事上由于隐身方面的考虑，还希望天线能共形安装或者嵌入式安装。对嵌入式安装的天线来说，因载体多是金属材质，天线的安装环境多是金属腔体，对腔体天线的研究十分必要。

天线的辐射方向大多在轴向或者法向，然而在实际应用场合中，天线往往受载体形状或者其他安装环境的原因，需要倾斜放置，这导致天线辐射的最大方向与实际应用需要的方向不一致，不能形成良好的波束覆盖，加大了天线设计的困难。改变天线的波束方向一般采用阵列、透镜或者反射面来控制，透镜重量大，反射面尺寸大，不适合在载体上嵌入式安装，受载体尺寸和重量的限制，本发明采用阵列来调控天线俯仰面的波束方向，使天线在有限的空间内实现良好的波束覆盖。

在半波长的小尺寸腔体的腔体内，大多数天线由于自身电尺寸的限制无法在腔体内进行排阵，单极子天线通过镜像原理，自身电尺寸仅有四分之一，能在腔体内进行二元阵排布。在俯仰方向将腔体分割成两个小腔体，两个分别单极子安装在腔体侧壁上进行排阵，既提高了俯仰面天线的增益，又不影响方位面的波瓣宽度，还能对俯仰面波束进行调控，应对复杂的安装环境。

对于安装在复杂载体平台上的天线来说，低剖面的天线更容易共形于载体剖面。降低天线剖面大多采用加载技术和结合超材料结构两种方法。结合超材料一般是通过超表面，通过天线与超表面之间的耦合增强天线的带宽，改善场分布，扩大有效口径。加载技术带宽较窄，并会对天线性能造成影响，使用超表面降低天线的剖面更利于保证天线性能。在理想的金属反射板上反射，入射波和反射波之间会有180度的相位差，实现良好的定向辐射，一般反射板距离天线要有四分之一波长的距离，限制了天线的剖面。而理想的磁导体具有同相位反射的特性，能大大降低天线剖面，虽然自然界没有理想的磁导体，但是可以通过一定的结构来实现这个功能，本发明采用加空气层的方形贴片型AMC结构来降低天线剖面。

本通过在小尺寸腔体内对宽带小型化AMC单极子天线单元排阵，应用阵列单元间的馈电相位差实现俯仰面波束可调，单元采用放置在腔体侧壁上的宽带单极子天线，有效利用了腔体空间，并实现了天线的小型化与轻量化；而且，应用宽带AMC结构有效降低单元剖面，采用低损耗的同轴线馈电网络排布，排布在腔体下面，整个阵列在小尺寸腔体内具有良好的俯仰面波束可调特性和方位面的宽波束特性。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种宽带低剖面AMC波束可调腔体单极子阵列天线，在小尺寸的腔体开口尺寸内，进行二元阵列排布，应用阵列单元间的馈电相位差调控俯仰面波束指向，实现良好的宽带内的宽波束覆盖，进一步地，通过宽带AMC结构有效降低天线的剖面。

技术方案