一种采用超材料介质板的阵列天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种采用超材料介质板的阵列天线，包括辐射模块、谐振腔模块、耦合模块和馈电网络模块并依次设置，在所述辐射模块上设置有超材料的介质板，在所述介质板上设置有金属贴片，所述金属贴片紧靠在一起并成行的排列在介质板上；本实用新型打破现有平板天线设计结构的思维模式，经过大量的实验仿真设计出本实用新型独特结构的卫星平板天线，使整个平板天线的结构紧凑、增益高，实现了现有卫星平板天线高效率、带宽大、小尺寸的技术要求，提高了天线的效益。
【专利说明】
一种采用超材料介质板的阵列天线
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种采用超材料介质板的阵列天线，属于通信平板天线的技术领域。
【背景技术】
[0002]平板天线具有重量轻、体积小、占用空间少、风阻小、效率高等优势，平板天线相对于抛物面天线等其它形式的天线来说具有较高的效率，增益较高，体积小，但目前平板天线的效率在75 %?80 %之间，从技术模块面较难突破效率80 %，以实现更高的效率。现有的平板天线结构多样，但多数仅满足近距离通信的技术条件，而且也不利于组阵以实现更高的增益。例如，中国专利申请CN101752655A公开了一种平板天线，包括一基板、多个天线本体以及一金属模块。所述多个天线本体设置在基板的一表面，且金属模块设置在基板的另一表面。金属模块具有多个凹槽，分别穿插在所述多个天线本体之间。所述多个天线本体局部地对应于金属模块，并用以配合具有两个以上的多路径传输的一通信系统来同时发射并接收电磁信号。但是该专利申请的工作频率较低:2.4GHz，虽然体积较小，但是整个平板天线的增益不高，实际应用中仅仅满足近距离信号传输的要求，应用领域受限。而且该专利也不利于组阵以实现更高的增益。
【实用新型内容】
[0003]对上述现有技术的现状，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种采用超材料介质板的阵列天线，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
[0004]为实现上述目的，本实用新型提供以下的技术方案:一种采用超材料介质板的阵列天线，包括辐射模块、谐振腔模块、耦合模块和馈电网络模块并依次设置，所述辐射模块包括栅格和辐射缝，辐射缝在辐射模块的底部，所述谐振腔模块包括谐振腔腔体和耦合孔，所述耦合孔位于谐振腔底部，所述耦合模块包括耦合孔和馈电口并与谐振腔模块通过耦合孔相对应，所述馈电网络模块与耦合模块通过馈电口相对应，其特征在于:所述每个模块都为平板状并通过活动式连接，在所述辐射模块上设置有超材料的介质板，在所述介质板上设置有金属贴片，所述金属贴片紧靠在一起并成行的排列在介质板上。
[0005]优选的，所述活动式连接为承插式，于每一个模块的上端面设有插槽，于每一个模块的下端面设有插销，所述插销和插槽相匹配。
[0006]优选的，所述插销与模块的下端面通过螺纹连接固定。优选的，所述金属贴片采用S形并按照10行X 32列的方式排列在介质板上。
[0007]优选的，所述介质板的介电常数为2.68。
[0008]优选的，所述辐射模块包括16个辐射单元并按照4X 4的方式排列在辐射模块上。
[0009]优选的，所述谐振腔模块包括四个谐振腔单元并按照2X 2的方式排列，所述每个谐振腔单元都包括谐振腔腔体和耦合孔。
[0010]优选的，所述耦合模块包括四个耦合单元并按照2X 2的方式排列，所述每个耦合单元都包括親合孔。
[0011]优选的，所述馈电网络模块包括功分器、台阶、馈电波导和馈电口，所述馈电波导设于馈电口处并与功分器相通，所述功分器设有四个功分出口，而每个功分出口与耦合孔对应。
[0012]采用以上技术方案的有益效果是:本实用新型所述的平板天线采用超材料的介质板设置在所述辐射模块的表面，电磁波由馈电口经馈电波导进入耦合孔，在耦合孔经过台阶的作用进入谐振腔，在谐振腔中经过辐射缝进入栅格辐射器，在栅格辐射器的上面附有一模块超材料的介质板，所述电磁波通过超材料介质板辐射出去。本实用新型打破现有平板天线设计结构的思维模式，经过大量的实验仿真设计出本实用新型独特结构的卫星平板天线，使整个平板天线的结构紧凑、增益高，实现了现有卫星平板天线高效率、带宽大、小尺寸的技术要求，提高了天线的效益。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型所述平板天线的发散结构示意图；
[0014]图2是本实用新型所述超材料介质板的结构不意图；
[0015]图3是本实用新型所述辐射模块的结构示意图；
[0016]图4是本实用新型的谐振腔模块；
[0017]图5是本实用新型的耦合模块；
[0018]图6是本实用新型的馈电模块；
[0019]其中:1、介质板，2、辐射模块，3、谐振腔模块，4、耦合模块，5、馈电网络模块，6、金属贴片，7、栅格，8、辐射缝，9、谐振腔，10、耦合孔，11、功分器，12、台阶，13、馈电波导，14、馈电口，15、插销，16、插槽。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型的一种采用超材料介质板的阵列天线作进一步说明。
[0021]如图1-6示出，一种采用超材料介质板的阵列天线，包括辐射模块2、谐振腔模块3、耦合模块4和馈电网络模块5并依次设置，所述辐射模块2包括栅格7和辐射缝8，辐射缝8在辐射模块2的底部，所述谐振腔模块3包括谐振腔腔体和耦合孔10，所述耦合孔10位于谐振腔9底部，所述耦合模块4包括耦合孔10和馈电口 14并与谐振腔模块3通过耦合孔10相对应，所述馈电网络模块5与耦合模块通过馈电口相对应，在所述辐射模块2上设置有超材料的介质板I，在所述介质板I上设置有金属贴片6，所述金属贴片6紧靠在一起并成行的排列在介质板I上。
[0022]在本实施例中，所述活动式连接为承插式，于每一个模块层的上端面设有插槽16，于每一个模块层的下端面设有插销15，所述插销15和插槽16相匹配，而且所述插销15与模块层的下端面通过螺纹连接固定;每个模块相对独立，这样也方便其拆卸与修理。在最下层的平板可以通过螺纹将插销15卸掉。
[0023]图2示出的，所述金属贴片6采用S形并按照10行X32列的方式排列在介质板上，而且在本实施例中，所述介质板的介电常数为2.68。
[0024]图3示出的，所述辐射模块2包括16个辐射单元并按照4X4的方式排列在辐射模块上。
[0025]图4示出的，谐振腔模块3包括四个谐振腔单元并按照2X2的方式排列，所述每个谐振腔单元都包括谐振腔腔体和耦合孔10。
[0026]图5示出的，所述耦合模块4包括四个耦合单元并按照2X2的方式排列，所述每个親合单元都包括親合孔10。
[0027]图6示出的，所述馈电网络模块5包括功分器11、台阶12、馈电波导13和馈电口14，所述馈电波导13设于馈电口 14处并与功分器11相通，所述功分器11设有四个功分出口，而每个功分出口与耦合孔1对应。
[0028]基上所述，本实用新型所述的一种采用超材料介质板的阵列天线，其中介质板I设置在所述辐射模块的表面，电磁波由馈电口经馈电波导进入耦合孔10，在耦合孔10经过台阶的作用进入谐振腔9，在谐振腔9中经过辐射缝8进入栅格辐射器，在栅格辐射器的上面附有一模块超材料的介质板I，所述电磁波通过超材料介质板I辐射出去。本实用新型打破现有平板天线设计结构的思维模式，经过大量的实验仿真设计出本实用新型独特结构的卫星平板天线，使整个平板天线的结构紧凑、增益高，实现了现有卫星平板天线高效率、带宽大、小尺寸的技术要求，提高了天线的效益。
[0029]以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，大的本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种采用超材料介质板的阵列天线，包括辐射模块、谐振腔模块、耦合模块和馈电网络模块并依次设置，所述辐射模块包括栅格和辐射缝，辐射缝在辐射模块的底部，所述谐振腔模块包括谐振腔腔体和耦合孔，所述耦合孔位于谐振腔底部，所述耦合模块包括耦合孔和馈电口并与谐振腔模块通过耦合孔相对应，所述馈电网络模块与耦合模块通过馈电口相对应，其特征在于:所述每个模块都为平板状并通过活动式连接，在所述辐射模块上设置有超材料的介质板，在所述介质板上设置有金属贴片，所述金属贴片紧靠在一起并成行的排列在介质板上。2.根据权利要求1所述的一种采用超材料介质板的阵列天线，其特征在于:所述活动式连接为承插式，于每一个模块的上端面设有插槽，于每一个模块的下端面设有插销，所述插销和插槽相匹配。3.根据权利要求2所述的一种采用超材料介质板的阵列天线，其特征在于:所述插销与模块的下端面通过螺纹连接固定。4.根据权利要求1所述的一种采用超材料介质板的阵列天线，其特征在于:所述金属贴片采用S形并按照10行X 32列的方式排列在介质板上。5.根据权利要求1所述的一种采用超材料介质板的阵列天线，其特征在于:所述介质板的介电常数为2.68。6.根据权利要求1所述的一种采用超材料介质板的阵列天线，其特征在于:所述辐射模块包括16个辐射单元并按照4X4的方式排列在辐射模块上。7.根据权利要求1所述的一种采用超材料介质板的阵列天线，其特征在于:所述谐振腔模块包括四个谐振腔单元并按照2X2的方式排列，所述每个谐振腔单元都包括谐振腔腔体和親合孔。8.根据权利要求1所述的一种采用超材料介质板的阵列天线，其特征在于:所述耦合模块包括四个耦合单元并按照2 X 2的方式排列，所述每个耦合单元都包括耦合孔。9.根据权利要求1所述的一种采用超材料介质板的阵列天线，其特征在于，所述馈电网络模块包括功分器、台阶、馈电波导和馈电口，所述馈电波导设于馈电口处并与功分器相通，所述功分器设有四个功分出口，而每个功分出口与耦合孔对应。
【文档编号】H01Q1/38GK205583150SQ201620228247
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月23日
【发明人】徐之敬, 唐文成, 薛丽丽
【申请人】海中信（北京）卫星通信股份公司