[发明专利]一种高增益、大角度扫描、大单元间距的无栅瓣贴片天线阵列

权利要求书

1.一种高增益、大角度扫描、大单元间距的无栅瓣贴片天线阵列，其特征在于，包括天线单元，所述天线单元包括位于从上至下依次设置的介质基板和金属地板；所述介质基板顶面设置有椭圆形的贴片天线，金属地板上有两个矩形槽，椭圆形贴片和金属地板通过一列金属短路柱相接，所述金属地板底面设置馈电结构，介质基板的底面设置有微带馈电线，电磁场通过矩形槽由微带馈电线耦合到椭圆形贴片辐射体上，所述天线单元上的馈电结构连接BLC馈电结构，形成带有BLC馈电结构的天线单元，带有BLC馈电结构的天线单元沿x轴排列形成无栅瓣贴片天线阵列。

2.根据权利要求1所述的一种高增益、大角度扫描、大单元间距的无栅瓣贴片天线阵列，其特征在于，所述椭圆形贴片的尺寸为10mm×5.5mm(a×b)，长度a的取值应接近工作频率的半波长；金属短路柱直径为r，间距为d₀；地板上的两个矩形槽尺寸为ls×ws，紧挨椭圆形贴片两侧。

3.根据权利要求1所述的一种高增益、大角度扫描、大单元间距的无栅瓣贴片天线阵列，其特征在于，所述介质基板为厚度为3mm的FR4介质基板，介电常数为4.4，损耗角正切为0.02。

4.根据权利要求1所述的一种高增益、大角度扫描、大单元间距的无栅瓣贴片天线阵列，其特征在于，所述天线单元上的馈电结构由90°正交耦合器和微带传输线构成，输入端口为port1和port2，输出端微带线通过金属地板上的矩形槽耦合馈电。

5.根据权利要求4所述的一种高增益、大角度扫描、大单元间距的无栅瓣贴片天线阵列，其特征在于，所述port1为左侧，port2为右侧，左侧输出端各段微带线的长度为，l₂、l₃、l₄、l₅，右侧输出端各段微带线的长度为l₆、l₇，当(l₂+l₃+l₄+l₅)-(l₆+l₇)等于四分之一波长，在90°正交耦合器的左侧输出端口引入90°相位差，激励端口1(port1)时，两个输出端相位差为0°，耦合到矩形槽上的电磁场同相，构成CM激励；激励端口2(port2)时，两个输出端相位差为180°，耦合到矩形槽上的电磁场反相，构成DM激励。

6.根据权利要求4所述的一种高增益、大角度扫描、大单元间距的无栅瓣贴片天线阵列，其特征在于，所述输入端口为port1和port2的输入信号比值为ρ＝|ρ|∠δ，即CM和DM激励信号的幅度比为|ρ|，相位差为δ，当|ρ|和δ不同时，会得到不同的天线单元方向图，通过调节|ρ|和δ的值，得到所需的天线单元方向图，在抑制栅瓣的同时增强扫描波束；对于右侧扫描(波束扫描角度在0°～90°)的情况，天线单元方向图的主瓣应在0°～90°范围内，与扫描波束对应，同时天线单元方向图在-90°～0°范围内应保持较低的辐射电平，与阵因子的栅瓣对应；

当δ＝30°时，天线单元在-90°～0°范围内的辐射电平最低；当|ρ|＝1时，天线单元在-90°～0°范围内实现了零点深度和零点范围的折衷最优，故当|ρ|＝1且δ＝30°时，天线单元得到了最优的辐射特性；

同理，对于左侧扫描(波束扫描角度在-90°～0°)的情况，天线单元方向图的主瓣应在-90°～0°范围内，同时天线单元方向图在0°～90°范围内应保持较低的辐射电平，当|ρ|＝1且δ＝-150°时，天线单元得到了最优的辐射特性；

保持CM和DM激励信号的幅度一致，只需改变相位差，即可分别得到右侧扫描和左侧扫描所需的天线单元方向图，从而实现大角度波束扫描。