一种集成馈电网络的双频双极化天线的制作方法

本发明涉及微波天线，具体为一种集成馈电网络的双频双极化天线。

背景技术：

1、在导航系统中，为了提高导航准确性，导航系统通常会工作在不同的波段。导航天线需要覆盖所需要接收的不同频段。不管是宽带天线或分频段多个天线，天线设备的体积和重量均较大，成本也较高。因此需要开发小型化、低成本的多频多极化导航天线。

2、而在雷达系统中，随着电磁环境越来越复杂，雷达系统对有源相控阵天线的要求也越来越高，雷达天线正朝着双频双极化、大角度波束覆盖、共口径等方向发展。双频双极化天线可以提高雷达对目标的探测和识别能力，极大地增强天线对环境的适应能力。但常见的双频双极化天线形式有贴片天线、振子天线、螺旋天线，振子天线与波导缝隙天线等等。这些共口径/嵌套结构的双频双极化天线性能优良，但结构复杂，加工成本高。

3、双频双极化天线的另一个研究热点是设计小频率比或大频率比的双频天线。在小频率比双频天线中，由于两组工作频段接近，提高天线隔离度是小频率比双频天线亟待解决的问题。在大频率比双频天线中，低频段的天线尺寸较大，容易遮挡高频段的天线，影响高频段天线的性能。

4、双频双极化天线的另一个缺点是结构复杂、加工成本高，常规设计中将振子天线和波导口天线嵌套设计，并在下方集成馈电网络，这种天线通常需要多层印制板和复杂的金属腔体结构，尽管能实现较好的性能，但加工成本较高。

5、基于对上述资料的检索，特提出一种集成馈电网络的双频双极化天线，天线两个频段分别辐射两种极化的电磁波，两个频段天线的馈电网络与天线一体化设计与加工，尺寸小，集成度高，可以根据具体应用需求任意调整两个极化的工作频段，且具有结构紧凑，易于加工组装、成本低的优点。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种集成馈电网络的双频双极化天线，解决了上述的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种集成馈电网络的双频双极化天线，包括水平极化天线、垂直极化天线和安装底板；

5、所述水平极化天线通过固定座垂直安装于安装底板的顶部，所述垂直极化天线平行于安装底板设置，且垂直极化天线底部的一侧通过固定座固定安装于安装底板上，且垂直极化天线底部的另一侧固定安装在水平极化天线上。

6、本发明进一步设置为：所述水平极化天线包括水平极化辐射臂、第一介质基板、第二介质基板和水平馈电网络，所述水平极化辐射臂印刷在第一介质基板靠近第二介质基板的一侧，所述水平馈电网络印刷在第一介质基板远离水平极化辐射臂的一侧；

7、所述垂直极化天线底部的另一侧固定安装在第二介质基板的顶部。

8、本发明进一步设置为：所述水平极化辐射臂包括金属连接片和设置在金属连接片上的四个t型金属片，四个所述t型金属片间隔均匀的设置在金属连接片上，且t型金属片顶部的中部蚀刻有耦合缝隙。

9、本发明进一步设置为：所述水平馈电网络包括第一馈电线、t型功分器、左侧传输线和右侧传输线，所述t型功分器的两端分别与左侧传输线和右侧传输线连接，所述左侧传输线和右侧传输线呈镜像对称设置，所述左侧传输线和右侧传输线的上方呈“π”形状，且位于耦合缝隙的正下方。

10、本发明进一步设置为：所述垂直极化天线包括垂直馈电网络、承载金属板和三个探针，所述垂直馈电网络印刷在第二介质基板远离水平极化辐射臂的一侧，所述承载金属板的顶部开设有三个辐射缝隙，所述辐射缝隙设置为“h”形状，三个所述探针分别设置在三个辐射缝隙的下方，且探针贯穿水平极化天线设置。

11、本发明进一步设置为：所述垂直馈电网络包括第二馈电线和一分三微带线功分器，所述一分三微带线功分器的三个末端分别与三个探针的表面焊接固定。

12、本发明进一步设置为：所述第一馈电线和第二馈电线均包括外皮和设置在外皮中的内导体；

13、所述第一馈电线中的外皮焊接固定在金属连接片的底部，所述第一馈电线中的内导体焊接固定在t型功分器的底部；

14、所述第二馈电线中的内导体焊接固定在一分三微带线功分器的底部。

15、本发明进一步设置为：所述第一介质基板、第二介质基板和金属连接片的表面均开设有与探针相适配的第一避让孔，且金属连接片上开设的第一避让孔直径大于第一介质基板和第二介质基板上开设的第一避让孔直径，所述探针的一端固定连接有凸台底座；

16、所述安装底板的顶部开设有与第一馈电线和第二馈电线相适配的第二避让孔；

17、所述承载金属板的一侧开设有与第一馈电线相适配的第三避让孔；

18、所述固定座和水平极化天线的表面均开设有安装孔。

19、(三)有益效果

20、本发明提供了一种集成馈电网络的双频双极化天线。具备以下有益效果：

21、(1)尺寸小、重量轻：本发明的双频双极化天线结构紧凑，水平极化天线和垂直极化天线上的馈电网络与水平极化辐射臂分别印制在第一介质基板和第二介质基板上，垂直极化天线还充分利用了相邻水平极化天线之间的空隙，使天线具有尺寸小、重量轻的优点。

22、(2)易加工集成、成本低：本发明的天线采用模块化设计加工，非常适合排列组合成天线阵列，天线装配采用固定座来固定，装配简易、加工成品率高，天线零件的原材料、零件加工以及组装成本较低，即天线整体成本较低。

23、(3)天线与馈电网络一体化集成：本发明天线将两个频段/极化的馈电网络与天线一体化设计，两个馈电网络分别位于第一介质基板和第二介质基板上并夹在承载金属板之间，没有占据另外的空间，结构紧凑，降低了额外连接馈电网络的成本。

24、(4)两个极化的工作频率比可以任意调整：本发明双频双极化天线的两组工作频段可以根据具体应用需求设计，不仅可以实现小频率比工作，也可以实现大频率比双频段工作，同时双频段双极化之间的隔离度也较好。

技术特征：

1.一种集成馈电网络的双频双极化天线，其特征在于：包括水平极化天线(1)、垂直极化天线(2)和安装底板(3)；

2.根据权利要求1所述一种集成馈电网络的双频双极化天线，其特征在于：所述水平极化天线(1)包括水平极化辐射臂(11)、第一介质基板(121)、第二介质基板(122)和水平馈电网络(13)，所述水平极化辐射臂(11)印刷在第一介质基板(121)靠近第二介质基板(122)的一侧，所述水平馈电网络(13)印刷在第一介质基板(121)远离水平极化辐射臂(11)的一侧；

3.根据权利要求2所述一种集成馈电网络的双频双极化天线，其特征在于：所述水平极化辐射臂(11)包括金属连接片(112)和设置在金属连接片(112)上的四个t型金属片(113)，四个所述t型金属片(113)间隔均匀的设置在金属连接片(112)上，且t型金属片(113)顶部的中部蚀刻有耦合缝隙(111)。

4.根据权利要求3所述一种集成馈电网络的双频双极化天线，其特征在于：所述水平馈电网络(13)包括第一馈电线(134)、t型功分器(131)、左侧传输线(132)和右侧传输线(133)，所述t型功分器(131)的两端分别与左侧传输线(132)和右侧传输线(133)连接，所述左侧传输线(132)和右侧传输线(133)呈镜像对称设置，所述左侧传输线(132)和右侧传输线(133)的上方呈“π”形状，且位于耦合缝隙(111)的正下方。

5.根据权利要求4所述一种集成馈电网络的双频双极化天线，其特征在于：所述垂直极化天线(2)包括垂直馈电网络(24)、承载金属板(27)和三个探针(22)，所述垂直馈电网络(24)印刷在第二介质基板(122)远离水平极化辐射臂(11)的一侧，所述承载金属板(27)的顶部开设有三个辐射缝隙(21)，所述辐射缝隙(21)设置为“h”形状，三个所述探针(22)分别设置在三个辐射缝隙(21)的下方，且探针(22)贯穿水平极化天线(1)设置。

6.根据权利要求5所述一种集成馈电网络的双频双极化天线，其特征在于：所述垂直馈电网络(24)包括第二馈电线(241)和一分三微带线功分器(242)，所述一分三微带线功分器(242)的三个末端分别与三个探针(22)的表面焊接固定。

7.根据权利要求6所述一种集成馈电网络的双频双极化天线，其特征在于：所述第一馈电线(134)和第二馈电线(241)均包括外皮(51)和设置在外皮(51)中的内导体(52)；

8.根据权利要求5所述一种集成馈电网络的双频双极化天线，其特征在于：所述第一介质基板(121)、第二介质基板(122)和金属连接片(112)的表面均开设有与探针(22)相适配的第一避让孔(23)，且金属连接片(112)上开设的第一避让孔(23)直径大于第一介质基板(121)和第二介质基板(122)上开设的第一避让孔(23)直径，所述探针(22)的一端固定连接有凸台底座(25)；

技术总结
本发明公开了一种集成馈电网络的双频双极化天线，包括水平极化天线、垂直极化天线和安装底板；所述水平极化天线通过固定座垂直安装于安装底板的顶部，所述垂直极化天线平行于安装底板设置，且垂直极化天线底部的一侧通过固定座固定安装于安装底板上，且垂直极化天线底部的另一侧固定安装在水平极化天线上，本发明涉及微波天线技术领域。该集成馈电网络的双频双极化天线，具有尺寸小、重量轻、易加工集成和成本低的优点，并且还具有天线与馈电网络一体化集成和两个极化的工作频率比可以任意调整的优势。

技术研发人员：吴建军,李钊,孙红兵,闫开
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十四研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14