[发明专利]一种全介质集成平面化超宽带低剖面宽角扫描相控阵天线

说明书

该发明公开了一种全介质集成平面化超宽带低剖面宽角扫描相控阵天线，属于雷达技术，天线工程技术领域。本发明包括最下层金属地板，四层天线介质基板，连接天线介质基板的三层半固化片以及两层起到宽角阻抗匹配的介质基板，额外的通过加载耦合贴片结构及短路探针，消除了天线带内的共模谐振，实现了天线在超宽带下的大角度扫描性能，并且由于是平面结构的多层PCB可模块化制作的天线，拥有加工方便、结构简单、易于组装、易于集成共形与机械强度高等优点。并且无需设计复杂的馈电网络。

技术领域

本发明属于雷达技术，天线工程技术领域，具体涉及一种一种全介质集成平面化超宽带低剖面宽角扫描相控阵天线，特别涉及低剖面、超宽带、宽角扫描技术，适用于微波、毫米波等雷达和通信系统中。

背景技术

相控阵天线技术广泛应用于各种雷达系统中，其具有可以进行快速的宽角扫描而不需要移动天线；自适应波束形成；多波束；分布式口径；低雷达散射截面；随着工作时间的延长整体工作性能变化小。使用相控阵天线的雷达系统能够智能地实现大空域内的波束扫描，在设定的空域内获取目标信息，快速灵活地改变天线波束和指向形状，反应时间短、数据率高，能够对整个空间内的各频段电磁波进行发送和接收，对多个目标实现搜索、跟踪、捕获、识别等任务的精确完成。

随着雷达观测目标种类的增多以及近十年来无线通信的快速发展，对相控阵天线的要求也越来越高，超宽带相控阵天线技术正是在这种需求下快速发展起来的。超宽带相控阵覆盖着较宽的工作频段，可以很好的满足不同应用频段的相控阵雷达或无线通信系统的工作需求。

现在广泛使用的渐变开槽天线形式等天线可以覆盖超宽带的工作频带，但其交叉极化较差，天线剖面高度高，占用空间大，因此难以进行集成化及共面化设计。

本发明正是针对相控阵天线技术的超宽带宽角扫描以及低剖面化技术而提出。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述关键问题,提出一种全介质集成平面化超宽带低剖面宽角扫描相控阵天线。其解决了现有相控阵天线阵列重量过大、剖面较高、交叉极化性能较差及难以集成化的问题。

本发明采用一种全介质集成平面化超宽带低剖面宽角扫描相控阵天线，其结构包括最下层金属地板，四层天线介质基板，连接天线介质基板的三层半固化片以及两层起到宽角阻抗匹配的介质基板。

技术方案为一种全介质集成平面化超宽带低剖面宽角扫描相控阵天线，该相控阵天线由阵列排布的基本单元组成，各基本单元由如下结构组成：位于最下层的金属地板107，金属地板107上依次堆叠第四天线介质基板106、第三天线介质基板105、第二天线介质基板104、第一天线介质基板103、第二宽角阻抗匹配介质基板102、第一宽角阻抗匹配介质基板101，所述第四天线介质基板106、第三天线介质基板105、第二天线介质基板104、第一天线介质基板103两两之间采用半固化片连接；所述第一天线介质基板103的上表面设置两条偶极子臂分别为第一偶极子臂和第二偶极子臂，第一天线介质基板103的下表面设置两条矩形耦合贴片；所述第一偶极子臂和第二偶极子臂均为等腰梯形贴片，且两者顶边和高相等，但第一偶极子臂的底边长于第二偶极子臂；所述的两条矩形耦合贴片分别对应位于第一偶极子臂和第二偶极子臂底边的下方，边缘与第一天线介质基板103的边缘齐平；第一偶极子臂的顶部通过金属柱与金属地板107连接，位于第一偶极子臂对应下方的矩形耦合贴片通过金属化过孔与金属地板107连接；所述金属地板中固定馈电同轴接头112，馈电同轴接头112的内芯穿过第四到第一天线介质基板与第二偶极子臂的顶部连接；所述第二宽角阻抗匹配介质基板102与第一天线介质基板103之间设有空气间隙，该空气间隙采用泡沫填充；

所述相控阵天线中相邻基本单元的相邻矩形贴片连接为一个整体贴片。