[发明专利]基于串并馈馈电网络的微带顺序旋转阵列天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于通信系统的微带天线结构，更特别地说，是指一种工作于 Ka波段的高增益、圆极化、基于串并馈馈电网络的微带顺序旋转阵列天线。

背景技术

随着卫星通信、遥控、遥测技术的发展，雷达应用范围的扩大以及对高速目标在 各种极化方式和气候条件下跟踪测量的需要，单一极化方式已远难满足要求，圆极化 天线的应用就显得十分重要。在雷达中使用圆极化天线可以抗云、雨的干扰；在电子 对抗中，使用圆极化天线可以干扰和侦察对方的各种线极化和椭圆极化方式的无线电 波；在剧烈摆动或滚动的飞行器上装置圆极化天线，可以在任何状态下都能收到信息 等等。

微带天线是一种在带有导体接地板的介质基片上贴加导体薄片而形成的天线。它 利用微带线或同轴线等馈线馈电，在导体贴片与接地板之间激励起射频电磁场，并通 过贴片四周与接地板间的缝隙向外辐射。微带天线具有体积小、重量轻、成本低、剖 面薄，易与导弹、卫星等载体共形和集成等优点。

由于传统的单个微带天线的增益及方向性均难以达到要求，因此只能用微带天线 阵列来实现。2006年6月第22卷增刊公开了一种“C波段高增益圆极化微带天线 阵的研制”，文中根据单枝节匹配原理，在离馈电点λ/8处，加一个调配枝节进行阻 抗匹配。其天线的结构如文献中的图1和图4所示。

Ka波段微带天线是指工作频段在27GHz～40GHz的微带天线。Ka波段微带 天线具有可用带宽宽，干扰少，设备体积小等优点。Ka波段及以上频段的通信系统 的研究是一个重要方向和趋势，因此，研究Ka波段圆极化、高增益微带天线阵具有 很大的应用价值和工程价值。但Ka波段以上频段，往往会存在馈电网络损耗较大， 空间布局不太合理的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于串并馈馈电网络的微带顺序旋转阵列天线，该微带 天线阵采用串并馈馈电网络设计方式，既能简化馈电网络，减少馈线损耗，也能更 方便的组阵；该微带天线阵中的单个天线单元采用方形切角贴片设计方式，加工成 型简单；并且单个天线单元采用弯折调配枝节的微带线馈电方式，进行匹配的同时 也能够使多个天线单元方便的组阵构形。在组阵过程中，采用顺序旋转阵列方式和 串并馈馈电网络，显著的改善了天线的阻抗带宽和圆极化纯度，减少了馈线的损耗， 提高了增益。该微带天线阵列结构简单紧凑，外形小巧，适合作为大型阵列的子阵， 在相控阵雷达以及卫星通信系统等中具有很好的应用前景。

本发明的一种基于串并馈馈电网络的微带顺序旋转阵列天线，该阵列天线由第一 天线单元(1)、第二天线单元(2)、第三天线单元(3)、第四天线单元(4)和串并 馈馈电网络(5)组成，该四个天线单元和串并馈馈电网络(5)采用覆铜工艺敷着 在介质板(10)上，且覆铜厚度为0.01mm；第一天线单元(1)、第二天线单元(2)、 第三天线单元(3)和第四天线单元(4)的结构相同；

第一天线单元(1)上设有方形切角贴片(101)和微带调配枝节(102)。在方 形切角贴片(101)的对角上切有结构相同的A切角(103)和B切角(104)。微 带调配枝节(102)上设有A枝节(121)和B枝节(122)，且A枝节(121)与 B枝节(122)的接合处为C切角(123)；

第二天线单元(2)上设有的方形切角贴片、C枝节(221)和D枝节(222)；

第三天线单元(3)上设有的方形切角贴片、E枝节(321)和F枝节(322)；

第四天线单元(4)上设有的方形切角贴片、G枝节(421)和H枝节(422)。

串并馈馈电网络(5)上设有馈电输入端(54)、第一馈电段(51)、第二馈电段 (52)、第三馈电段(53)、第一λ/4微带阻抗变换线(501)、第二λ/4微带阻抗变 换线(502)、第三λ/4微带阻抗变换线(503)和第四λ/4微带阻抗变换线(504)。 馈电输入端(54)、第一馈电段(51)、第二馈电段(52)和第三馈电段(53)是根 据信号输入输出流向顺次排布形成3/4圆环形，且串并馈馈电网络(5)的圆心O与 介质板(10)的中心点重合。

馈电输入端(54)与第一馈电段(51)的一端接合处记为A点，该A点与第一 天线单元(1)的B枝节(122)的端部连接有第一λ/4微带阻抗变换线(501)；