[发明专利]一种小型化集成相控阵天线及其设计方法

权利要求书

1.一种小型化集成相控阵天线，包括天线阵列和馈电网络，其特征在于，天线阵列包括多个天线单元，天线单元为微带贴片天线，设置在第一介质片上；天线单元采用馈电探针的形式实现单端口馈电；

所述第一介质片的双面覆铜，其中顶层覆铜作为辐射天线，底层覆铜作为铜片地板；馈电探针的顶端与第一介质片的顶层覆铜连接，馈电探针穿过第一介质片，到达第一介质片底层的铜片地板处，并以馈电探针为中心在铜片地板设置孔作为隔离环；

馈电网络设置在第二介质片上，包括多个微带线结构和多个移相器芯片，其中一个微带线结构的多个输出端与所述多个移相器芯片的输入端一一对应连接，所述多个移相器芯片的输出端分别与其余微带线结构的输入端一一对应连接，从而将从所述一个微带线结构的输入端输入馈电网络的能量均等分配至所述其余微带线结构的输出端口；所述其余微带线结构的输出端口之间的间距，与天线阵列的天线单元之间的间距一致；

在第二介质片的顶面覆铜，形成微带线线路，在第二介质片的底面覆铜作为铜片地板；天线阵列的铜片地板与馈电网络的铜片地板面对面压合，并将天线单元的馈电探针延长至馈电网络的微带线，以馈电探针为中心在馈电网络的铜片地板设置一个孔作为隔离环，馈电探针与天线阵列的铜片地板、馈电网络的铜片地板均无接触；

所述馈电网络中微带线结构和移相器芯片的关系如下：一个微带线结构的多个输出端口各自接入一片移相器芯片的输入端，每一片移相器芯片的输出端接另一个微带线结构；最终的馈电网络仅有一个馈电端口，从馈电端口馈电至每个天线单元过程中，依次经过一个微带线功分器、移相器芯片和另一个微带线功分器；通过调节移相器芯片的供电电压实现移相器芯片所在支路的相位变化，实现增益方向图波束扫描。

2.根据权利要求1所述的小型化集成相控阵天线，其特征在于，所述天线阵列中，天线单元之间的间距满足以下条件：避免天线单元之间的强耦合，且实现-58至62度宽角域方向图波束扫描。

3.根据权利要求2所述的小型化集成相控阵天线，其特征在于，天线单元之间的间距d＝33mm。

4.根据权利要求1所述的小型化集成相控阵天线，其特征在于，天线阵列的铜片地板与馈电网络的铜片地板上，以馈电探针为中心的孔为圆孔。

5.根据权利要求1所述的小型化集成相控阵天线，其特征在于，所述馈电探针为金属化孔，或者由金属化孔浇筑而成的实心金属圆柱。

6.根据权利要求1所述的小型化集成相控阵天线，其特征在于，所述天线阵列包括64个天线单元，多个微带线结构为9个1分8微带线结构，移相器芯片设有8个。

7.根据权利要求1所述的小型化集成相控阵天线，其特征在于，多个所述微带线结构的工作频段与天线单元的工作频段一致。

8.根据权利要求1所述的小型化集成相控阵天线，其特征在于，第一介质片为相对介电常数为2.55、损耗正切角为0.001、厚度为1.93mm的F4BM板材，第二介质片为相对介电常数为2.55、损耗正切角为0.001、厚度为0.18mm的F4B板材。