基于特征模理论的双极化背腔式机载阵列天线

文档序号:37836844发布日期:2024-05-07 19:11阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于特征模理论的双极化背腔式机载平台阵列天线,包括背腔式机载平台、双极化天线阵列和功率分配馈电网络;其特征在于:所述背腔式机载平台为天线阵列的载体,包括金属圆柱背腔(1)和金属阶梯平台(2);所述双极化天线阵列包括8个双极化天线单元,天线单元结构包括:介质基板(3)、金属贴片(4)和同轴馈线(5);其特征在于:所述金属贴片(4)由第一金属贴片(4.1)、第二金属贴片(4.2)、第三金属贴片(4.3)、第四金属贴片(4.4)、第五金属贴片(4.5)和第六金属贴片(4.6)组成;所述同轴馈线(5)由芯线(5.1)、外导体(5.2)和绝缘层(5.3)组成;其中,所述第一金属贴片(4.1)和第三金属贴片(4.3)印制在所述介质基板(3)一面;所述第四金属贴片(4.4)和第五金属贴片(4.5)印制在所述介质基板(3)一面;所述第二金属贴片(4.2)印制在第一金属贴片(4.1)和第三金属贴片(4.3)在介质基板(3)上的背面;所述第六金属贴片(4.6)印制在第四金属贴片(4.4)和第五金属贴片(4.5)在介质基板(3)上的背面;所述绝缘层(5.3)填充在芯线(5.1)和外导体(5.2)中间;所述功率分配馈电网络包括x极化和y极化两个功分器,包括:单层介质基板(6)、金属贴片(7)、集总电容(8)、集总电阻(9)和匹配接头连接端口(10);其特征在于:所述单层介质基板(6)由第一单层介质基板(6.1)和第二单层介质基板(6.2)组成;所述金属贴片(7)由第一金属贴片(7.1)、第二金属贴片(7.2)、第三金属贴片(7.3)和第四金属贴片(7.4)组成;所述集总电容(8)由第一集总电容(8.1)、第二集总电容(8.2)、第三集总电容(8.3)、第四集总电容(8.4)、第五集总电容(8.5)、第六集总电容(8.6)和第七集总电容(8.7)组成;所述集总电阻(9)由第一集总电阻(9.1)、第二集总电阻(9.2)、第三集总电阻(9.3)、第四集总电阻(9.4)和第五集总电阻(9.5)组成;其中,所述第一单层介质基板(6.1)正面印制有第一金属贴片(7.1);所述第一单层介质基板(6.1)反面印制有第二金属贴片(7.2);所述第二单层介质基板(6.2)正面印制有第三金属贴片(7.3);所述第二单层介质基板(6.2)反面印制有第四金属贴片(7.4);所述集总电容(8)和集总电阻(9)焊接于所述单层介质基板(6)正面,且与所述第一金属贴片(7.1)和第三金属贴片(7.3)电连接在一起。

2.根据权利要求1所述的基于特征模理论的双极化背腔式机载平台阵列天线,其特征在于:所述介质基板(3)表面印制有金属贴片(4);所述同轴馈线(5)通过焊接的方式与第三金属贴片(4.3)和第四金属贴片(4.4)电连接在一起;所述金属圆柱背腔(1)和金属阶梯平台(2)开有凹槽和孔位,将介质基板(3)插入凹槽与金属阶梯平台(2)固定在一起;所述同轴馈线(5)通过孔位穿过金属圆柱背腔(1)和金属阶梯平台(2);所述匹配接头连接端口(10)通过焊接的方式与第一金属贴片(7.1)和第三金属贴片(7.3)电连接在一起。

3.根据权利要求1所述的基于特征模理论的双极化背腔式机载平台阵列天线,其特征在于:采用一种天线系统的设计方法,根据背腔式机载平台结构的特征模式,利用多目标差分进化算法进行方向图综合,获得目标方向图和高增益,该设计方法主要包括下列步骤:

4.根据权利要求1所述的基于特征模理论的双极化背腔式机载平台阵列天线,其特征在于:所述金属圆柱背腔(1)的外圈直径为200mm,外圈高度为100mm,内圈直径为160mm,内圈高度为80mm;所述金属阶梯平台(2)厚度为5mm,整体高度为52mm,金属阶梯平台(2)的方形凹槽长3mm,宽1mm,深3mm;所述金属圆柱背腔(1)和金属阶梯平台(2)圆柱形通孔直径为1.14mm;所述介质基板(3)厚度为1mm,高度为23mm,宽度为32.6mm;所述同轴馈线(5)的芯线(5.1)直径为0.29mm,外导体(5.2)直径为1.14mm,绝缘层(5.3)直径为0.88mm,露出芯线(5.1)长度为8mm;所述第一单层介质基板(6.1)厚度为0.508mm,宽度为60mm,长度为113.795mm;所述第二单层介质基板(6.2)厚度为0.508mm,宽度为80mm,长度为126.3mm;所述集总电容(8)型号用英制表示,第一集总电容(8.1)型号为0805、实际值为1.8pf,第二集总电容(8.2)型号为0805、实际值为0.9pf,第三集总电容(8.3)型号为0402、实际值为1.8pf,第四集总电容(8.4)型号为0402、实际值为0.9pf,第五集总电容(8.5)型号为1206、实际值为1.8pf,第六集总电容(8.6)型号为0402、实际值为0.8pf,第七集总电容(8.7)型号为0402、实际值为0.6pf;所述集总电阻(9)型号用英制表示,第一集总电阻(9.1)型号为0805、实际值为49.9ω,第二集总电阻(9.2)型号为0402、实际值为49.9ω,第三集总电阻(9.3)型号为1206、实际值为49.9ω,第四集总电阻(9.4)型号为0603、实际值为49.9ω,第五集总电阻(9.5)型号为0402、实际值为56ω。

5.根据权利要求1所述的基于特征模理论的双极化背腔式机载平台阵列天线,其特征在于:所述介质基板(3)采用环氧树脂板(fr4_epoxy)材料;所述单层介质基板(6)采用rogers rt/duroid 5880材料;所述绝缘层(5.3)采用聚四氟乙烯(teflon)材料。

6.根据权利要求1所述的基于特征模理论的双极化背腔式机载平台阵列天线,其特征在于:所述同轴馈线(5)的型号为sma-jb1g/空;所述匹配接头连接端口(10)的型号为sma-khd72。


技术总结
本发明公开了一种基于特征模理论的双极化背腔式机载阵列天线,包括背腔式机载平台、双极化天线阵列和功率分配馈电网络。本发明利用特征模理论,系统化的设计出具有高增益、双极化和固定波束指向的阵列天线,对机载平台采用多目标进化算法综合出目标方向图,根据最优解对应的特征模式电流分布确定天线位置。双极化阵列天线在俯仰角theta∈[10°,50°]和方位角phi∈[125°,225°]内,阵列天线X极化和Y极化的增益均大于0dB,且X极化最大增益达9.07dB,Y极化最大增益达12.02dB,X极化和Y极化驻波比小于2.5的相对带宽分别为24.4%和35.3%。本发明提供的双极化阵列天线能够满足天线的辐射性能要求,能嵌入式安装于背腔机载平台内,并且两个极化都能够满足固定波束指向。

技术研发人员:陈益凯,许文文,杨仕文
受保护的技术使用者:电子科技大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/6
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