一种微带贴片天线阵列的制作方法

本发明属于微波技术与天线领域，具体而言，涉及一种串并联结合馈电方式馈电的微带贴片天线阵列。

背景技术：

1、天线作为雷达系统中的收发装置，对雷达系统性能的好坏有直接的影响。随着雷达系统对天线质量的要求越来越高，天线一类的产品不仅对自身的性能有很高的要求，而且对形状、尺寸、加工难易程度等方面也有很大的要求。微带贴片天线由于具有体积小、质量轻、剖面低、易共形、易集成、生产成本较低等优点，在移动通信、卫星通信、导弹和遥测、雷达和飞机天线等领域有着广泛的应用。单个微带贴片天线的功率容量较小，增益一般为6dbi-8dbi，于是通过设计微带贴片天线阵列来提高增益、降低副瓣、展宽天线工作带宽来满足工程需要。

技术实现思路

1、为了解决单个微带贴片天线增益低、微带贴片天线阵列设计复杂的问题，本发明提供了一种简单的、串并联结合馈电的微带贴片天线阵列。

2、本申请实施例提供了一种微带贴片天线阵列，包括：介质基板、金属地板、微带贴片天线阵列和同轴线；所述金属地板位于介质基板的下表面，所述微带贴片天线阵列位于介质基板的上表面；所述同轴线穿过介质基板，上侧与微带贴片天线阵列连接，下侧与金属地板上的激励端口连接。

3、其中，所述微带贴片天线阵列包括192个微带贴片单元，192个微带贴片单元组成16*12的微带贴片天线阵列，所述微带贴片天线阵列上下对称、左右对称，16个微带贴片单元左右对称分布，由100欧姆水平微带传输线连接组成线阵，左右8个微带贴片单元分别形成串联结构，12个线阵由100欧姆垂直微带传输线连接组成整个面阵结构，在中心连接处和水平线阵构成并联结构，整体形成串并联连接的馈电结构，馈电点位于垂直微带线的中心位置，同时馈电点也是整个介质基板的几何中心。

4、其中，对于水平线阵，从垂直微带线的中心到上端分别为线阵1、线阵2、线阵3、线阵4、线阵5、线阵6，从垂直微带线的中心到下端分别为线阵1’、线阵2’、线阵3’、线阵4’、线阵5’、线阵6’；对于线阵1，从中心到左端分别为微带贴片单元1_1、...、微带贴片单元1_8，从中心到右端分别为微带贴片单元1_1’、...、微带贴片单元1_8’；激励端口处的电流通过同轴线到达垂直微带传输线，均分成上下两路，上行电流经四分之一阻抗变换器到达线阵1中心点后均分为三路，两路分别流向线阵1左右部分、剩余一路继续上行经四分之一阻抗变换器后到线阵2中心点再均分成三路，以此类推，最终到达线阵6中心点的电流一分为二分别流向线阵6左右部分；流向线阵1左半部分的电流经四分之一阻抗变换器后一分为二，其一抵达微带贴片单元1_1、其二继续左行经四分之一阻抗变换器后再一分为二，一部分抵达微带贴片单元1_2、剩余一部分继续左行，依此类推，最后一部分电流抵达微带贴片单元1_8。

5、其中，所述介质基板采用rogers ro4350，相对介电常数为3.66，损耗正切为0.0037，厚度为0.508mm。

6、其中，所述金属地板的尺寸与介质基板相同。

7、其中，对于水平线阵6和6’的馈电，中心位置由垂直长微带线经四分之一阻抗变换器二等分电流馈电，该四分之一阻抗变换器宽度和水平线阵中的四分之一阻抗变换器一样，宽度为0.55mm至0.65mm。

8、其中，所述微带贴片单元采用矩形微带贴片单元，输入阻抗为100欧姆，长度为3.02mm，宽度为4.07mm，馈线长度为1.0mm至1.5mm，宽度为0.22mm至0.26mm。

9、其中，在水平线阵中，左右边缘两个贴片单元的馈线与水平微带线转角连接处采用切角处理。

10、其中，所述同轴线的半径为0.44mm，特性阻抗为50欧姆，激励端口的半径为0.7mm。

11、其中，贴片单元之间的间距为一个介质波长。

12、本申请还提供了一种雷达系统，包括上述任一项所述微带贴片天线阵列。

13、本申请实施例微带贴片天线阵列具有如下有益效果：

14、本发明微带贴片天线阵列结构设计简单、调试方便、最终测试结果增益达到25.7dbi、水平带宽7°、垂直带宽10°，中心频点处反射损耗低至-30dbi，具有非常高的实用价值和广阔的运用前景。

技术特征：

1.一种微带贴片天线阵列，其特征在于，包括：介质基板、金属地板、微带贴片天线阵列和同轴线；所述金属地板位于介质基板的下表面，所述微带贴片天线阵列位于介质基板的上表面；所述同轴线穿过介质基板，上侧与微带贴片天线阵列连接，下侧与金属地板上的激励端口连接。

2.根据权利要求1所述微带贴片天线阵列，其特征在于，所述微带贴片天线阵列包括192个微带贴片单元，192个微带贴片单元组成16*12的微带贴片天线阵列，所述微带贴片天线阵列上下对称、左右对称，16个微带贴片单元左右对称分布，由100欧姆水平微带传输线连接组成线阵，左右8个微带贴片单元分别形成串联结构，12个线阵由100欧姆垂直微带传输线连接组成整个面阵结构，在中心连接处和水平线阵构成并联结构，整体形成串并联连接的馈电结构，馈电点位于垂直微带线的中心位置，同时馈电点也是整个介质基板的几何中心。

3.根据权利要求2所述微带贴片天线阵列，其特征在于，对于水平线阵，从垂直微带线的中心到上端分别为线阵1、线阵2、线阵3、线阵4、线阵5、线阵6，从垂直微带线的中心到下端分别为线阵1’、线阵2’、线阵3’、线阵4’、线阵5’、线阵6’；对于线阵1，从中心到左端分别为微带贴片单元1_1、...、微带贴片单元1_8，从中心到右端分别为微带贴片单元1_1’、...、微带贴片单元1_8’；激励端口处的电流通过同轴线到达垂直微带传输线，均分成上下两路，上行电流经四分之一阻抗变换器到达线阵1中心点后均分为三路，两路分别流向线阵1左右部分、剩余一路继续上行经四分之一阻抗变换器后到线阵2中心点再均分成三路，以此类推，最终到达线阵6中心点的电流一分为二分别流向线阵6左右部分；流向线阵1左半部分的电流经四分之一阻抗变换器后一分为二，其一抵达微带贴片单元1_1、其二继续左行经四分之一阻抗变换器后再一分为二，一部分抵达微带贴片单元1_2、剩余一部分继续左行，依此类推，最后一部分电流抵达微带贴片单元1_8。

4.根据权利要求1-3任一项所述微带贴片天线阵列，其特征在于，所述介质基板采用rogers ro4350，相对介电常数为3.66，损耗正切为0.0037，厚度为0.508mm。

5.根据权利要求1-3任一项所述微带贴片天线阵列，其特征在于，所述金属地板的尺寸与介质基板相同。

6.根据权利要求1-3任一项所述微带贴片天线阵列，其特征在于，对于水平线阵6和6’的馈电，中心位置由垂直长微带线经四分之一阻抗变换器二等分电流馈电，该四分之一阻抗变换器宽度和水平线阵中的四分之一阻抗变换器一样，宽度为0.55mm至0.65mm。

7.根据权利要求1-3任一项所述微带贴片天线阵列，其特征在于，所述微带贴片单元采用矩形微带贴片单元，输入阻抗为100欧姆，长度为3.02mm，宽度为4.07mm，馈线长度为1.0mm至1.5mm，宽度为0.22mm至0.26mm。

8.根据权利要求1-3任一项所述微带贴片天线阵列，其特征在于，在水平线阵中，左右边缘两个贴片单元的馈线与水平微带线转角连接处采用切角处理。

9.根据权利要求1-3任一项所述微带贴片天线阵列，其特征在于，所述同轴线的半径为0.44mm，特性阻抗为50欧姆，激励端口的半径为0.7mm。

10.一种雷达系统，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述微带贴片天线阵列。

技术总结
本发明提供了一种微带贴片天线阵列，包括：介质基板、金属地板、微带贴片天线阵列和同轴线；所述金属地板位于介质基板的下表面，所述微带贴片天线阵列位于介质基板的上表面；所述同轴线穿过介质基板，上侧与微带贴片天线阵列连接，下侧与金属地板上的激励端口连接。本发明具有高增益、低副瓣、频带宽的特点，同时满足俯仰角和方位角角度要求，以及体积小、易集成的工艺要求。

技术研发人员：徐东东,李永新
受保护的技术使用者：北京首科丰汇科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13