[发明专利]一种低剖面宽带宽角扫描金属天线单元

说明书

本发明公开一种低剖面宽带宽角扫描金属天线单元，天线单元包括两片关于单元中轴线左右对称的金属片，金属片底端设有反射板，金属片为厚度均匀统一的一体化设计，包括辐射片、地柱和馈电柱；其中，辐射片为展开的翼型，其向下延展为接地柱与馈电柱，并通过接地柱与底端的反射板连接；馈电柱以不平衡馈电的形式为天线单元馈电。本发明公开的天线单元具有极低的剖面高度同时具有宽频带、宽角扫描特性，能够更好地适应当前相控阵天线功能多样化、全面化的应用需求。

技术领域

本发明属于雷达技术、无线通信技术领域，具体涉及一种低剖面宽带宽角扫描金属天线单元。

背景技术

随着现代通信技术与电子系统的快速发展，雷达系统对天线提出了越来越高的要求，尤其是相控阵天线对各个领域的涉足，使得天线的性能需求不断增加。首先，随着空间使用率不断增加，要求天线结构具有低剖面特点以实现天线阵的集成化、小型化；其次，为了使得不同频段的雷达系统均能正常工作，要求天线具有较宽的工作带宽；此外，还要求天线具有一定的宽角扫描能力以实现足够的空域覆盖。

当前大多数带宽较宽（带宽大于60%）低剖面天线其剖面高度不会低于低频波长的四分之一，且其宽角扫描能力比较弱。更低剖面且兼具一定扫描能力的宽频带相控阵天线单元形式较少。为了更好地适应当前相控阵天线功能多样化、全面化的应用需求，一款兼具宽频带、低剖面且具有一定宽角扫描能力的相控阵天线单元亟待被设计。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种兼具宽频带、低剖面、宽角扫描能力的相控阵天线单元。

一种全金属相控阵天线单元，天线单元包括两片关于单元中轴线左右对称的金属片，金属片底端设有反射板，所述金属片为厚度均匀统一的一体化设计，包括辐射片、地柱和馈电柱；其中，辐射片为展开的翼型，其向下延伸为接地柱与馈电柱，并通过接地柱与底端的反射板连接；馈电柱以不平衡馈电的形式为天线单元馈电。

作为优选，辐射片关于单元中轴线对称，呈展开的翼型，用于辐射能量，所述天线单元的剖面高度为辐射片末端的高度与反射板之间的距离。

作为优选，辐射片的翼型边缘线包括第一鳍线和第二鳍线，第一、第二鳍线均向外空间渐开，且第一、第二鳍线均为关于指数方程的曲线，分别表示为x1=A×e^(z/k₁)+B、x2=C×e^(z/k₂)+D，其中，系数A∈(0,10),B∈(-30,0),C∈(-2000,0),D∈(0,30),k1∈(0,20),k2∈(-2,0)。

作为优选，由辐射片向下延伸得到的接地柱与馈电柱中，接地柱为远离单元中轴线的一端，均直接连接反射板；馈电柱为近单元中轴线的一端，其中，一片金属片的馈电柱直接连接反射板，另一片金属片的馈电柱与反射板之间留有间隙，并与SMP连接器内导体相连接，其中，所述SMP连接器设于反射板下表面，该连接器内导体向上延伸与馈电柱接触。

作为优选，反射板为方形金属板，通过调整反射板的尺寸增大天线单元扫描角。

有益效果

（1）本发明公开的低剖面宽带宽角扫描金属天线单元具有极低的剖面高度，能够达到最低频点波长的六分之一，而一般低剖面单元达到最低频点波长的四分之一已经极为不错；

（2）本发明公开的的金属天线单元具有宽频带特性，单元带宽至少达到66.6%的宽频带；

（3）本发明公开的的金属天线单元具有宽角扫描特性，能够通过调节反射板尺寸增大其扫描角，在大扫描角度下的有源驻波小于3。

附图说明

图1为本发明一个实施例的天线单元正视图；

图2为本发明一个实施例的天线单元侧视图；

图3（a）、图3（b）为本发明一个实施例的S单元厚度及其他各尺寸标注图；

图4为本发明一个实施例的S单元带内无源驻波；