[实用新型]低剖面宽带宽角扫描紧耦合天线单元及阵列

说明书

本实用新型公开了一种低剖面宽带宽角扫描紧耦合天线单元及阵列，天线单元包括:V型开口环，由两个子单元围合构成，两子单元间隔形成开口；介质匹配层，位于所述开口环的下方用于设置所述开口环；天线辐射贴片，包括第一辐射臂和第二辐射臂，第一辐射臂和第二辐射臂的上端与两个子单元电连接；超宽带巴伦，包括信号输入端和超宽带巴伦耦合端；超宽带巴伦耦合端与第一辐射臂和第二辐射臂的下端电性连接；反射地板，设置在介质基板的下方。本实用新型设计的紧耦合天线通过加载V型开口环和介质匹配层结构，可在6‑18GHz频带内实现E面±60°的波束扫描，同时剖面高度仅为0.069λ_l。

技术领域

本实用新型涉及超宽带天线技术领域，尤其涉及一种低剖面宽带宽角扫描紧耦合天线单元及阵列。

背景技术

传统的超宽带天线阵列设计主要是从宽带天线单元的设计开始，当考虑天线单元组阵时需要尽量减小天线单元间的互耦效应，以确保天线的阻抗匹配不被恶化。尽管传统的阵列天线设计趋于成熟，然而受天线单元电性能及阵列耦合效应的制约，极大的限制了阵列天线的阻抗带宽和相扫角度的扩展。基于wheeler利用无限大连续电流元构造相控阵的激发下，Ben A.Munk等人提出了强耦合超宽带相控阵列天线。该阵列天线中相邻单元间引入了容性互耦效应，并利用该容性互耦抵消由反射板引起的感性效应，实现了阵列天线阻抗带宽的拓展和低剖面设计。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种低剖面、超宽带和宽扫角的天线阵元及紧耦合天线阵列，克服现有相控阵天线阵列有源驻波带宽及剖面高度问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案为：

一种低剖面宽带宽角扫描紧耦合天线单元，其特征在于，包括:

开口环，由两个子单元围合构成，两子单元间隔形成开口；

介质匹配层，位于所述开口环的下方用于设置所述开口环；

天线辐射贴片，由第一辐射臂和第二辐射臂构成，所述第一辐射臂的上端与两个所述子单元中的一个电连接，所述第二辐射臂的上端与两个所述子单元中的另一个电连接；

介质基板，位于所述介质匹配层的下方，用于设置所述天线辐射贴片；

超宽带巴伦，设置在所述介质基板上，包括信号输入端和超宽带巴伦耦合端；所述超宽带巴伦耦合端与所述第一辐射臂和第二辐射臂的下端电性连接，实现超宽带巴伦对天线辐射贴片的激励；

反射地板，设置在介质基板的下方。

一种宽带低剖面紧耦合天线阵列，包括阵列布置的上述所述的天线阵元。

本实用新型具有以下创新：

本实用新型提出了一种增大紧耦合天线阵扫角范围并实现超低剖面的方案。结合紧耦合天线等效电路模型，介质匹配层的加载会对天线输入阻抗产生容抗，从而抵消一部分反射地板产生的感抗效应。为了降低天线剖面，需要降低介质匹配层厚度，这会削弱介质匹配层对反射地板产生感抗的抵消效应。为了补偿损失的容抗，在原来结构基础上进行容性加载，加载的寄生单元为V型开口环。天线单元之间的V型开口环结构连接紧密，产生电容效应，实现电容补偿加载；同时V型开口环与天线辐射贴片末端电连接，为辐射电流提供新的流动路径，可以提高天线辐射贴片与自由空间的匹配效果，且V型开口环、线辐射贴片组合产生额外的谐振频率，可以进一步提高天线单元的匹配性能以达到超宽带效果。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来见，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型紧耦合天线阵全视图。