相控陣腔式微帶天線單元的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及通信、測控領域中的一種相控陣腔式微帶天線單元，本實用新型較適合應用于要求具有波束掃描功能相控陣天線的通信、測控系統中。
【背景技術】
[0002]微帶天線以其具有低輪廓，小型化，易集成的特點，廣泛應用在通信、測控系統中，特別是在相控陣天線陣的設計中，多采用微帶天線的形式，因為它容易滿足波束掃描范圍對天線陣間距尺寸的要求，相控陣微帶單元形式主要有以下幾種形式，各有優點，但也均存在某種不足。
[0003]1、單層微帶相控陣天線單元:該形式天線結構簡單，輪廓低，易集成有源電路，但天線阻抗帶寬較窄，僅為2%，寬帶系統應用受限。
[0004]2、準八木微帶相控陣天線單元，該形式的微帶天線具有尺寸小、阻抗帶寬寬的特點，小于2的駐波帶寬大于20%，但其為片狀線源結構、H面方向圖波束寬度較寬，陣中耦合較大，方向圖會產生不同程度的畸變；另一方面，其縱向尺寸較大，導致天線很難實現低輪廓設計，尤其在工作頻段較低時，表現尤為突出。
[0005]3、縫隙耦合相控陣微帶天線，該形式的微帶天線具輪廓低、阻抗帶寬寬的特點，但是該天線為開放式結構，層層之間無屏蔽結構，在相控陣天線應用中，陣中耦合較大，會使天線輻射方向圖產生畸變；另一方面，該天線采用側饋的方式，這樣接插件會占用組陣方向的物理空間，不利用大角度掃描相控陣天線的設計。
【發明內容】
[0006]本實用新型的目的在于避免上述【背景技術】中的不足之處而提供一種相控陣腔式微帶天線單元，本實用新型的特點是，阻抗帶寬寬、輪廓低，結構緊湊、尺寸小、底饋饋電方式。
[0007]本實用新型是這樣實現的:相控陣腔式微帶天線單元，包括從上到下依次貼合的上層介質板1、金屬圍框3、下層介質板2和金屬反射腔4，由介質螺釘5貫穿固定連接；金屬反射腔4的下表面通過法蘭與同軸接插件6相連接。
[0008]其中，同軸接插件6包括同軸接插件外導體和同軸接插件內導體10 ;上層介質板I的上表面印制有上層貼片7，下層介質板2的下表面印制有下層貼片8，下層介質板2的上表面印制有電容片9，下層介質板2開有與同軸接插件內導體10直徑相同的孔，同軸接插件內導體10通過下層介質板2的孔與電容片9相焊接，同軸接插件外導體通過法蘭與金屬反射腔4的下表面相連接。
[0009]其中，所述的電容片9的中心在下層貼片8的兩組對邊中點的連線上且不在兩組對邊中點連線的交點處。
[0010]其中，所述的電容片9為圓形或者正方形。
[0011]本實用新型與【背景技術】比較有如下優點:
[0012]1、本實用新型設置了相控陣腔式微帶天線單元，該腔式微帶天線由上層介質板1、下層介質板2、金屬圍框3、金屬反射腔4、介質螺釘5、同軸接插件6組成，能在寬頻帶相控陣天線陣中內產生高質量的輻射方向圖，克服了傳統微帶相控陣天線單元陣中輻射方向圖畸變的技術難題，小于2的駐波帶寬大于20%，陣中單元間隔離大于20dB。
[0013]2、本實用新型整個天線結構簡單、緊湊，與其他縫隙耦合饋電的微帶天線比較陣中單元電磁屏蔽優良，單元間隔離度高，同時該天線結構可實現小型化設計，滿足實現波束掃描±60°對天線尺寸的要求，同時底饋的饋電方式，有利于與有源T/R組件縱向實現集成連接，適用于高集成度、大角度掃描的寬帶相控陣天線系統。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的相控陣腔式微帶天線單元三維結構示意圖；
[0015]圖2是本實用新型的相控陣腔式微帶天線單元分層結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細的說明。
[0017]本實用新型包括上層介質板1、下層介質板2、金屬圍框3、金屬反射腔4、介質螺釘5和同軸接插件6，圖1是本實用新型的三維結構示意圖，圖中給出了各部件間的相對位置關系:上層介質板1、金屬圍框3、下層介質板2和金屬反射腔4從上到下依次貼合，并由介質螺釘5貫穿固定連接，層與層之間填充的是空氣介質，金屬反射腔4的下表面通過法蘭與同軸接插件6相連接，采用螺釘對法蘭進行固定，保證電連接良好接觸。
[0018]圖2是本實用新型每層結構示意圖，上層貼片7印制在上層介質板I的下表面，下層貼片8印制在下層介質板2的下表面，圓形電容片9印制在下層介質板2的上表面，下層介質板2開有與同軸接插件內導體10直徑相同的孔，同軸接插件內導體10通過下層介質板2的孔焊接在圓形電容片9上，同軸接插件外導體與金屬反射腔4的下表面通過法蘭緊密相連。其中，上層貼片7作用是輻射或接收電磁信號，完成電磁信號轉換，實施例采用印制板敷銅結構，該貼片在印制板的下表面，此設計是考慮到介質板對輻射貼片可起到保護作用；圓形電容片9在下層介質板2的下表面，它的作用是對下層貼片8進行耦合式饋電，此種饋電方式可以展寬腔式微帶天線的帶寬，并實現對輸入阻抗進行優化調諧；同軸接插件內導體10焊接在圓形電容片9上，實現了同軸接插件對天線饋電；金屬圍框3和金屬反射腔4和對天線的輻射體起到了屏蔽作用，保證了相控陣陣中單元間的高隔離度。
[0019]本實用新型工作原理如下:
[0020]發射信號經同軸接插件輸出到圓形電容片上，圓形電容片將發射信號耦合到下層貼片上，在下層貼片上激勵起感應電流并通過空間耦合的方式耦合到上層貼片上，上層貼片激勵起電磁波并輻射到自由空間。天線的接收和發射為互易過程，接收信號經上層貼片通過空間耦合方式耦合到下層貼片上，下層貼片將接收信號耦合到圓形電容片上，最終由同軸接插件及同軸電纜輸出到外接接收機。
【主權項】
1.相控陣腔式微帶天線單元，其特征在于:包括從上到下依次貼合的上層介質板(1)、金屬圍框⑶、下層介質板⑵和金屬反射腔⑷，由介質螺釘(5)貫穿固定連接；金屬反射腔(4)的下表面通過法蘭與同軸接插件(6)相連接。2.根據權利要求1所述的相控陣腔式微帶天線單元，其特征在于:所述的同軸接插件(6)包括同軸接插件外導體和同軸接插件內導體(10);上層介質板(I)的上表面印制有上層貼片(7)，下層介質板(2)的下表面印制有下層貼片(8)，下層介質板(2)的上表面印制有電容片(9)，下層介質板(2)開有與同軸接插件內導體(10)直徑相同的孔，同軸接插件內導體(10)通過下層介質板(2)的孔與電容片(9)相焊接，同軸接插件外導體通過法蘭與金屬反射腔(4)的下表面相連接。3.根據權利要求2所述的相控陣腔式微帶天線單元，其特征在于:所述的電容片(9)的中心在下層貼片(8)的兩組對邊中點的連線上且不在兩組對邊中點連線的交點處。4.根據權利要求2或3所述的相控陣腔式微帶天線單元，其特征在于:所述的電容片(9)為圓形或者正方形。
【專利摘要】本實用新型公開了相控陣腔式微帶天線單元，它涉及通信、測控領域的相控陣天線輻射單元裝置。本裝置包括從上到下依次貼合的上層介質板1、金屬圍框3、下層介質板2和金屬反射腔4，由介質螺釘5貫穿固定連接；金屬反射腔4的下表面通過法蘭與同軸接插件6相連接；下層貼片8在下層介質板2的下表面；電容片9在下層介質板2的上表面。本裝置根據通信、測控系統對相控陣天線輻射方向圖，駐波、安裝空間要求設計的，具有駐波帶寬寬、低輪廓、高質量陣中輻射方向圖的腔式微帶天線單元。本實用新型適用于通信、測控系統中飛行器載體高性能低輪廓相控陣天線設計。
【IPC分類】H01Q3/26, H01Q21/00
【公開號】CN204668474
【申請號】CN201520369953
【發明人】宋長宏, 路志勇, 王濤, 趙航, 趙楠
【申請人】中國電子科技集團公司第五十四研究所
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月1日