P波段宽带高隔离度双圆极化薄膜阵列天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于天线技术领域，具体地涉及一种P波段宽带高隔离度双圆极化薄膜阵 列天线。
【背景技术】
[0002] 随着通信技术的不断发展，人们对通信的质量也提出了更高的要求，比如在恶劣 的多径、拥塞和干扰的情况下，人们希望依旧保持较好的通信质量。这就要求阵列天线有很 高的带宽和极强的抗干扰能力。然而一般的微带阵列天线带宽很窄，抗干扰能力弱，同时由 于P波段的信号波长较长，常规的设计尺寸过于庞大，使得阵列天线的整体过重，无法满足 现代通信的需求。所以设计性能优良的宽带圆极化微带阵列天线成为研宄的热点。
[0003] 目前圆极化微带天线主要实现方法有三种：（a)单馈法，基于空腔模型理论，利用 简并模分离元产生的两个简并模工作；（b)多馈法，多个馈点馈电微带天线，由馈电网络保 证圆极化工作条件；（C)使用多个线极化辐射贴片元，按照一定的方式合理分布辐射贴片 元。实现宽频带的技术主要有：（a)降低等效电路Q值，如增大介质厚度h，使用低介电常 数的介质，增加介质损耗等；（b)修改等效电路为多调谐回路，如附加寄生贴片贴片，加载U 型缝隙等；（c)改进馈电方法，如采用电磁耦合，利用L型探针馈源，附加阻抗匹配网络等； (d)利用阵列技术。
[0004] 本发明采用了多馈法馈电，通过附加寄生贴片，加载H型缝隙，加入空气层的方法 降低了等效电路的Q值，是电路成为多调谐回路，从而提高了圆极化带宽。同时金属反射板 经过栅格化处理，大大减轻了阵列天线的整体质量。
[0005] 通过对现有技术文献的检索发现，詹珍贤等人在2014年9月的雷达与对抗第34 卷第3期上发表了"可收拢展开的宽带双圆极化柔性薄膜天线"，该天线的阵列在360MHz~ 495MHz频率范围内电压驻波比小于2。经研宄，该阵列天线为常规的金属反射板，质量较 重，同时电压驻波比在440MHz~480MHz范围内起伏较大，电压驻波比小于1. 5的带宽仅为 80MHz〇
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种宽带高隔离度双 圆极化薄膜阵列可展开天线，使天线在具有宽带圆极化高隔离度特性的同时，其整体呈柔 性可折叠可展开，减小存储体积和质量。
[0007] 本发明提供的宽带高隔离度双圆极化薄膜阵列可展开天线，馈电网络通过接地层 (5)开的H型缝隙给辐射贴片层耦合馈电，同时附加的寄生贴片层增大了带宽。阵列天线中 心频率433MHz，电压驻波比小于1. 5的带宽大于125MHz，左旋/右旋圆极化轴比小于3的带 宽均大于90MHz。具体来说本发明提供的宽带双圆极化薄膜阵列天线，其结构如图1、图2、 图3、图4、图5、图6所示，包括：一寄生贴片层（1 )、一辐射贴片层（2)、一蜂窝状纸板介质层 (3)、一栅格化金属反射板层（4);所述的寄生贴片层（1)和辐射贴片层（2)上均分布有MXN 个（M可取范围4~8,N可取范围6~10,下同；优选取6X8)正方形铜贴片单元；蜂窝状纸板 介质层（3)的上表面有镀铜的接地层（5)，并刻蚀有MXN对相互垂直的H型缝隙；H型缝隙 用于激励出空间正交的场，且H型缝隙结构将辐射贴片层（2)和馈电网络层（6)隔离开；蜂 窝状纸板介质层（3)的下表面为微带线组成的馈电网络层（6);栅格化金属反射板层（4)位 于馈电网络层（6)下方，用于减小H型耦合槽(就是H型缝隙）引起的背向辐射。
[0008] 本发明中，所述寄生贴片层（1)和所述辐射贴片层（2 )均含有MXN个正方形铜贴 片单元，寄生铜贴片和辐射铜贴片在X轴向和y轴向均为等间距分布，间距约为波长（即中 心频率对应波长，下同）的七分之二到七分之五，辐射铜贴片均垂直设置于寄生铜贴片正下 方；寄生贴片层（1)上的正方形铜贴片尺寸约为波长的六分之一到二分之一，辐射贴片层 (2)上的正方形铜贴片尺寸约为波长七分之一到七分之五；寄生贴片层（1)和辐射贴片层 (2)均采用柔性薄膜材料，材料的介电常数较低。该两个微带贴片层谐振两个相近的频率， 从而拓宽了阵列天线整体带宽。
[0009] 本发明中，所述蜂窝状纸板介质层（3)的上表面为镀铜的地层（5)，地层（5)上刻 蚀有MXN对相互垂直的H型缝隙；所述H型缝隙的长缝和两个短缝的宽度相等，H型缝隙 的长缝和两个短缝长度之和约为波长的八分之一到二分之一；每一对H型缝隙均关于X轴 对称；两个相互垂直的H型缝隙的中心间距约为波长的八分之一到二分之一。通过相互垂 直的H型缝隙激励出空间正交的场，从而实现双极化；通过H型缝隙结构将辐射贴片层（2) 和馈电网络隔离开，减小了由馈电网络带来的寄生辐射，同时降低了交叉极化。
[0010] 本发明中，所述蜂窝状纸板介质层（3)的下表面为馈电网络层（6)，馈电网络层 (6)由M个3dB电桥和M对一分为八T型功分器连接而成；3dB电桥使信号等分，并提供90 度相位差；一对T型功分器与一个3dB电桥连接，并通过H型缝隙将3dB电桥传输的信号再 等分给八个辐射铜贴片单元，天线单元在得到一对幅度相等、相位差90度的信号激励后， 实现纯度较高的圆极化。
[0011] 所述栅格化金属反射板层（4)由金属反射板周期性地挖去正方形孔得到，正方形 孔的间距约为波长的六十分之一到八十分之一，栅格化金属反射板层（4)置于馈电网络层 (6)下方约为十分之一到七分之一波长处，以减小H型耦合槽(就是H型缝隙）引起的背向 辐射，提高阵列天线的增益和辐射方向图的前后比，同时降低阵列天线的整体重量。
[0012] 本发明中，层与层之间均为空气层，层与层之间通过对位孔对位。
[0013] 本发明天线寄生贴片层（1)和辐射贴片层（2)的介质采用柔性薄膜材料制作，介 质板层采用蜂窝状纸板，相邻层间为空气层，因此阵列天线整体为柔性可折叠可展开结构， 减小存储体积和重量。
[0014] 本发明与常规的圆极化微带贴片阵列天线相比，通过引入空气层降低了天线的 Q值；增加寄生贴片层使电路等效为多调谐回路，从而提高了天线的带宽；采用H型缝隙 耦合馈电的结构将辐射贴片和馈电网络隔离开，减小了由馈电网络带来的寄生辐射；同 时H型缝隙呈正交放置，激励出空间正交场，实现双圆极化并提高了隔离度。栅格化的金 属反射板减小了由耦合槽引起的背向辐射。阵列天线电压驻波比小于1. 5的频带范围为 365MH