[发明专利]基于人工电磁结构的圆柱共形微带阵列天线

说明书

技术领域

本发明属于共形微带天线技术领域，特别是一种基于人工电磁结构的圆柱共形微带阵列天线。

背景技术

共形天线是天线与载体集成在一起的一类天线。对微带天线而言，其低剖面的特性使得它易于和各种曲面共形。结合共形天线和微带天线的一系列优点，微带共形天线成为目前天线技术的研究热点之一，并在火箭和导弹上得到广泛应用，对雷达、通信、电子战等相关领域产生了较为深远的影响。

实现微带天线小型化，主要是通过采用特殊介质基板、加载短路探针、曲流技术、有源加载、分形技术、采用特殊形状例等方法。这些小型化的技术虽能显著缩减微带天线的尺寸，但同时也对微带天线的其他性能带来了负面的影响。如天线的性能对探针的位置依赖性极高，所以对天线加工工艺及技术提出了苛刻的要求等。这些小型化方法多应用于平面微带天线，现代电子战、雷达等相关领域要求天线能够应用于载体的表面，可以尽量节省空间，并降低对载体本身的空气动力学性能影响，同时要求天线具有一定的波束指向角。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于人工电磁结构的圆柱共形微带阵列天线，结构简单，易于共形，体积较小，可实现天线波束偏转。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于人工电磁结构的圆柱共形微带阵列天线，包括金属圆柱体1和纵向弯曲共形在所述金属圆柱体1一侧的矩形介质基板2，所述介质基板2下表面满贴金属接地层3，所述介质基板2上表面沿纵向均布有多个金属辐射单元4，相邻辐射单元4之间以微带传输线6相连；在所述介质基板2的一个窄边上设有馈电端口7，所述馈电端口7通过依次串联的微带线9、微带匹配线10、阻抗线11与最近的辐射单元4相连。

优选地，所述每个金属辐射单元4上蚀刻有矩阵排列的多个工字型谐振环5，所述矩阵排列的多个工字型谐振环5形成人工电磁结构。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1、本发明的基于人工电磁结构的圆柱共形阵列天线，在金属辐射单元上蚀刻工字型谐振环的人工电磁结构，增长天线电流的等效长度，大大降低天线的整体尺寸，实现天线的小型化。

2、本发明的圆柱共形微带阵列天线采用微带线串联馈电方式，结构简单，且微带线串联馈电阵列天线实现天线的波束偏转。

3、本发明的圆柱共形微带阵列天线选取厚度为0.254mm，介电常数为2.2的Rogers5880柔性板材，易于共形。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明中基于人工电磁结构的圆柱共形微带阵列天线示意图。

图2为图1中金属辐射单元的结构示意图。

图3为图2中工字谐振环的结构示意图。

图4是实施例的S11曲线。

图5是实施例的E面辐射方向图。

图中，1金属圆柱体，2矩形介质基板，3金属接地层，4金属辐射单元，5工字型谐振环，6微带传输线，7馈电端口，9微带线，10微带匹配线，11阻抗线，12谐振环上、下臂，13谐振环立柱。

具体实施方式

如图1所示，本发明基于人工电磁结构的圆柱共形微带阵列天线，包括金属圆柱体1和纵向弯曲共形在所述金属圆柱体1一侧的矩形介质基板2，所述介质基板2下表面满贴金属接地层3，所述介质基板2上表面沿纵向均布有多个金属辐射单元4，相邻辐射单元4之间以微带传输线6相连；在所述介质基板2的一个窄边上设有馈电端口7，所述馈电端口7通过依次串联的微带线9、微带匹配线10、阻抗线11与最近的辐射单元4相连。

优选地，串联的辐射单元4个数为8个。根据金属圆柱体1长度，辐射单元4个数可以在一定范围调整。

如图2所示，所述每个金属辐射单元4上蚀刻有矩阵排列的多个工字型谐振环5，所述矩阵排列的多个工字型谐振环5形成人工电磁结构。

优选地，所述每个金属辐射单元4上蚀刻15个工字型谐振环5，所述15个工字型谐振环5沿圆柱体1纵向3个、横向5个成矩阵排列。

如图3所示，所述工字型谐振环5的上、下臂宽与高度相等。

优选地，所述相邻工字型谐振环5之间的横向间距与纵向间距相等。

所述微带线9为50Ω微带线，微带匹配线10为70.7Ω微带匹配线，阻抗线11为100Ω阻抗线。

所述介质基板厚度为0.254mm，介电常数为2.2的Rogers5880。