[发明专利]二维圆极化宽角扫描相控阵天线

权利要求书

1.一种二维圆极化宽角扫描相控阵天线，包括：固定在天线介质层（2）上表面的天线辐射贴片（1）和下表面上的金属地板（3），通过天线馈电探针（4）完成馈电激励构成宽波束圆极化宽角相控阵的天线单元，其特征在于：天线辐射贴片（1）以中心开十字刻等长的高阻抗匹配微带线（6）连接矩形寄生贴片（7）对天线进行阻抗匹配，在天线辐射贴片（1）边角的对角平分线对称中心上，制有风车形微带辐射贴片（5）激励等幅同相极化正交的简并模；风车形微带辐射贴片（5）分别从对称中心延伸至外侧，与四个金属化探针的四个矩形寄生贴片（7）矩形块进行连接馈电，并通过对馈电口分别馈入相位依次相差90^°的等幅激励形成圆极化辐射；其中，风车形微带辐射贴片（5）包括：位于中心点上的矩形贴片与其四个对角上相连的梯形贴片形成风车形微带贴片（5），四个对角上梯形贴片以90^°相位指向中心点，高阻抗匹配微带线（6）穿过风车形微带贴片（5）十字交叉对称轴，与矩形寄生贴片（7）形成T形的垂直连接的哑铃状结构，馈电探针（4）首端通过矩形寄生贴片（7）的中部边缘，在贯通天线介质层（2）后，连接金属地板（3）末端形成的齐平金属焊盘（11）；馈电探针（4）穿过天线介质层（2），通过四个矩形寄生贴片（7）连接天线辐射贴片（1），每个天线单元四个馈电探针（4）通过等幅依次相差90^°的旋转馈电结构进行馈电，在宽角扫描范围内实现天线单元良好的圆极化工作特性，阵元布阵间距取工作频带中频30GHz对应的0.46倍波长，天线阵列按照此单元间距等间距矩形排列布阵，组成天线阵列阵面。

2.如权利要求1所述的二维圆极化宽角扫描相控阵天线，其特征在于：基于圆极化宽波束天线单元组阵，得到8×8的二维圆极化宽角扫描天线阵列。

3.如权利要求1所述的二维圆极化宽角扫描相控阵天线，其特征在于：天线各阵元按照等间距进行矩形布阵，整个阵列叠层结构与天线单元一致。

4.如权利要求1所述的二维圆极化宽角扫描相控阵天线，其特征在于：整个圆极化宽角扫描天线单元为平面单层微带形式，其结构层次从上至下依次为天线辐射贴片（1）、天线介质层（2）、金属地板（3）、馈电探针（4）以及馈电针末端的预留焊盘（11），其中，天线辐射贴片（1）为金属印刷层，金属印刷层包括：风车形微带辐射贴片（5）和连接矩形寄生贴片（7）的高阻抗匹配微带线（6），风车形微带贴片（5）中心位置的四条短边外接四条偶极臂形高阻抗匹配微带线（6），用以实现辐射贴片在宽带工作时的阻抗匹配。

5.如权利要求1所述的二维圆极化宽角扫描相控阵天线，其特征在于：天线辐射贴片（1）为金属印刷层，金属印刷层包括：风车形微带辐射贴片（5）和连接矩形寄生贴片（7）的高阻抗匹配微带线（6），风车形微带贴片（5）中心位置的四条短边外接四条偶极臂形高阻抗匹配微带线（6），用以实现辐射贴片在宽带工作时的阻抗匹配。

6.如权利要求1所述的二维圆极化宽角扫描相控阵天线，其特征在于：高阻抗匹配微带线（6）的另一端连接了矩形寄生贴片（7）。

7.如权利要求1所述的二维圆极化宽角扫描相控阵天线，其特征在于：矩形寄生贴片（7）的外端连接了馈电探针（4），单个天线单元具备四个馈电点，通过四个馈电探针（4），对天线单元同时馈入幅度相等，且相位依次相差90^°的旋转馈电输入，实现了天线单元良好的圆极化工作特性。

8.如权利要求1所述的二维圆极化宽角扫描相控阵天线，其特征在于：天线介质层（2）之下为金属地板（3），馈电探针（4）的末端预留有与后级输入进行连接的金属焊盘（11）。

9.如权利要求1所述的二维圆极化宽角扫描相控阵天线，其特征在于：在天线辐射贴片（1）中，风车形微带贴片（5）为天线的主要辐射部分，其通过对矩形贴片大幅切角得到风车形结构。

10.如权利要求9所述的二维圆极化宽角扫描相控阵天线，其特征在于：天线单元的中心贴片通过大幅切角减小整体电尺寸，形成了多转折的风车形状 。