[发明专利]一种与结构件一体化设计的高隔离平板阵列天线

说明书

本发明公开了一种与结构件一体化设计的高隔离平板阵列天线，包括结构件和若干嵌入结构件内的天线单元，天线单元包括微带片、馈电网络、绝缘子探针和射频连接器，微带片的上表面与结构件的上表面位于同一平面，馈电网络装配于微带片与结构件之间，微带片与馈电网络之间通过绝缘子探针实现电连接，背部对外的射频连接器连接到馈电网络上。本发明具有高隔离、低剖面、安装简易、牢固可靠和易共形等特点，解决了目前圆极化阵列天线单元去耦效果不好的技术问题。

技术领域

本发明属于阵列天线设计领域，具体涉及一种与结构件一体化设计的高隔离平板阵列天线。

背景技术

随着卫星导航通信技术的飞速发展，系统的结构越来越复杂，对天线性能的要求也越来越高。由于系统装备空间的局限性，在很多应用中需要将多个天线放置在一起，或者将多个天线单元组成阵列进行工作。研究资料表明，当阵列天线单元之间的间距减小时，单元之间会形成较强的互耦。阵元间的强互耦不仅会恶化天线的匹配，还会造成天线的方向图畸变、增益下降；同时强互耦效应会导致信号相关性恶化，导致阵列天线的性能远达不到预期效果，因此降低阵列天线单元之间的耦合是阵列天线设计所要重点解决的问题之一。

互耦的表现形式是能量从天线单元的一个端口，进入到另一个天线单元端口。为了减少互耦，需要阻止天线单元之间能量的交换。目前提高阵列端口隔离度的方法有三种形式：一是在单元中设计提高隔离度的装置，比如设计隔离枝节；二是在馈电网络中添加提高隔离度的设计，比如添加去耦合网络；三是在单元之间添加提高隔离度的装置，比如添加隔离墙、共振结构或者缺陷地结构等。此外，很多去耦合方式是交叉使用上述三种形式，比如在天线上方添加超表面，减少空间场的耦合；在天线地板上覆盖电磁带隙结构，形成频率带隙，抑制表面波的传播；在天线单元周围或者正上方添加超表面结构等。然而由于密集分布的天线阵面上基本没有多余可利用的空间，因此很难通过添加超表面或者共振结构等方式进行去耦合。而且，阵列天线的地板一般是全金属结构，因此也不能通过缺陷地结构进行去耦合。如果对阵列天线的剖面有严格要求，也不能通过添加空间超表面或者隔离墙等方式进行去耦合。

圆极化天线具有抗多径干扰、高通信容量、抗雨雾干扰等优点，因此在卫星导航以及通信系统中得到了广泛的应用。当圆极化阵列天线单元间距较大时，互耦造成的影响较小，不需要过多地考虑。然后，随着紧凑型和小孔径阵列天线的广泛应用，圆极化阵列天线单元之间的间距越来越小，互耦也越来越强，这严重影响了阵列天线的整体性能。目前大部分研究工作主要是研究单线极化或者双线极化天线的去耦合，而且主要是针对二元阵列天线去耦合。此外，圆极化天线一般四周都需要添加去耦结构，因此很多在线极化天线中去耦效果比较好的方法，应用到圆极化天线中效果有限。目前圆极化阵列天线单元去耦合方面的工作不多，而且去耦效果还不是很好。

发明内容

本发明的目的在于：本发明提供了一种与结构件一体化设计的高隔离平板阵列天线，具有高隔离、低剖面和易共形等特点，解决了目前圆极化阵列天线单元去耦效果不好的技术问题。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种与结构件一体化设计的高隔离平板阵列天线，包括结构件和若干嵌入结构件内的天线单元，天线单元包括微带片、馈电网络、绝缘子探针和射频连接器，微带片的上表面与结构件的上表面位于同一平面，馈电网络装配于微带片与结构件之间，微带片与馈电网络之间通过绝缘子探针实现电连接，背部对外的射频连接器连接到馈电网络上。

进一步的，所述的结构件为圆盘状或正多边形状。

进一步的，所述的天线单元为七个，一个天线单元分布在中心位置，其余六个天线单元均匀分布在中心位置的四周。

进一步的，所述的天线单元中分布在四周的六个天线单元为两两相对的中心对称布置，同时为相邻两个天线单元之间夹角60°。

进一步的，所述的天线单元还包括螺丝，利用螺丝将微带片和馈电网络压紧在结构件上。