一种低成本端射波束扫描天线

本技术属于天线领域，涉及一种低成本端射波束扫描天线。

背景技术：

1、随着全球信息化进程的不断加快，无线通信的重要性日益明显，无线通信技术的发展也是日新月异。具有高增益、传输距离远、抗干扰能力强等优点的波束扫描天线，在遥感、雷达、车载通信、卫星通信、气象水文监测等领域受到了高度关注。

2、目前常见的是相控阵天线，其依靠移相器等核心器件实现波束扫描。其具有波束成型快、可连续扫描、扫描角宽等优点。但是这类相控阵天线的制作成本高昂，小型化难度大，难以推广到民用领域中。

3、超材料天线是一种低成本的实现方法。超材料天线是基于液晶等制造的人工材料，通过改变介质的介电常数从而实现波束的扫描。其使用的是一种相位补偿机制，通过组合阵列单元在介质基板的材料不同时，得到不同的相位曲线。但是这一类天线受限于液晶材料的特性，响应时间长，扫描角度窄，自身局限性较大。同时，端射天线具有增益高、指向性好、结构简单、馈电方便等优势。因此，设计一种低成本的低成本端射波束扫描天线很有必要。

技术实现思路

1、为了解决波束扫描天线成本高的问题，以及如何确保大角度扫描时良好的增益下降，本实用新型提供一种低成本端射波束扫描天线。

2、为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

3、一种低成本端射波束扫描天线，包括：对称振子天线阵列单元和反射式移相器；

4、所述对称振子天线阵列单元和反射式移相器为印制板结构，自上而下共面一体设置；

5、所述低成本端射波束扫描天线包括n个对称振子天线阵列单元和n个反射式移相器，其中n≥2；

6、所述对称振子天线阵列单元包括对称振子天线单元上臂、对称振子天线单元下臂、第一金属化过孔和天线介质层；

7、所述反射式移相器包括3db耦合器、第二金属化过孔、电感、变容二极管、移相器介质层和金属地。

8、进一步的，所述第一金属化过孔形成类似金属反射板的效果，抑制对称振子天线的后向辐射对反射式移相器的干扰，同时将天线的后向辐射反射利于提高增益。

9、进一步的，所述对称振子天线阵列单元的对称振子天线单元上臂和对称振子天线单元下臂弯折设置以实现小型化，同时缩短单元间距利于避免栅瓣。

10、进一步的，对称振子天线单元下臂和金属地一体设置，突出的三角形有利于改善驻波。

11、进一步的，所述反射式移相器通过经变容二极管到第二金属化过孔的反射实现负载阻抗的调节来移相。

12、进一步的，基于变容二极管的电容值随电压变化而变化的特性，实现了低成本的端射连续波束扫描。

13、进一步的，所述电感用于滤除电源上的高频交流信号。

14、与现有技术相比，本实用新型有以下技术效果：

15、1、本实用新型具有成本低的特点。本实用新型采用成熟的印制板技术制作，同时本实用新型采用的是双面板，大幅降低了制造成本；移相采用基于变容二极管的反射式移相器，能够以低成本实现连续的波束扫描。

16、2、本实用新型具有集成度高的特点。本实用新型的对称振子天线阵列单元和反射式移相器自上而下共面一体设置，减少连接器的使用，大大提高集成度。

17、3、本实用新型具有大角度扫描低增益下降的特点。本实用新型的对称振子天线阵列单元的对称振子天线单元上臂和对称振子天线单元下臂弯折设置以实现小型化，为缩短单元间距提供条件，有利于避免栅瓣，能有效改善大角度扫描增益下降性能。

技术特征：

1.一种低成本端射波束扫描天线，其特征在于，包括：对称振子天线阵列单元(1)和反射式移相器(2)；

2.如权利要求1所述的低成本端射波束扫描天线，其特征在于：所述第一金属化过孔(13)形成类似金属反射板的效果，抑制对称振子天线的后向辐射对反射式移相器(2)的干扰，同时将天线的后向辐射反射利于提高增益。

3.如权利要求1所述的低成本端射波束扫描天线，其特征在于：所述对称振子天线阵列单元(1)的对称振子天线单元上臂(11)和对称振子天线单元下臂(12)弯折设置以实现小型化，同时缩短单元间距利于避免栅瓣。

4.如权利要求1所述的低成本端射波束扫描天线，其特征在于：对称振子天线单元下臂(12)和金属地(26)一体设置，突出的三角形有利于改善驻波。

5.如权利要求1所述的低成本端射波束扫描天线，其特征在于：所述反射式移相器(2)通过经变容二极管(24)到第二金属化过孔(22)的反射实现负载阻抗的调节来移相。

6.如权利要求1所述的低成本端射波束扫描天线，其特征在于：基于变容二极管(24)的电容值随电压变化而变化的特性，实现了低成本的端射连续波束扫描。

7.如权利要求1所述的低成本端射波束扫描天线，其特征在于：所述电感(23)用于滤除电源上的高频交流信号。

技术总结
本技术公开了一种低成本端射波束扫描天线，包括对称振子天线阵列单元和反射式移相器；天线阵列单元包括对称振子天线单元上臂、对称振子天线单元下臂、第一金属化过孔和天线介质层；反射式移相器包括3dB耦合器、第二金属化过孔、电感、变容二极管、移相器介质层和金属地；第一金属化过孔具有金属反射板的效果，抑制对称振子天线后向辐射对反射式移相器的干扰，同时将天线的后向辐射反射以提高增益；反射式移相器利用变容二极管的电容值随电压变化而变化的特性，通过经变容二极管到第二金属化过孔的反射实现负载阻抗的调节来移相，以实现低成本的端射连续波束扫描。本技术具有成本低、集成度高的特点，同时具有较低的大角度扫描增益下降。

技术研发人员：陈佳腾,张运启,李绪平
受保护的技术使用者：西安邮电大学
技术研发日：20230313
技术公布日：2024/2/29