一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及微波電磁場領域，尤其涉及一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線。
【背景技術】
[0002]傳統微帶天線設計中，每列天線垂直方向只能產生一個固定波束，靈活度有限。并且現有微帶天線大多為單極化天線，每個陣列的單極化之有一個饋點口，所有發射能量必須聚集在一起饋電，不利于大功率小型化TR的饋電。加上已有天線陣列線饋方向只有32的單元，無法增加數量以實現更窄的波束寬度。

【發明內容】

[0003]為了克服上述現有技術的不足，本實用新型提供了一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，極大降低系統的噪聲系數，提升系統性能。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案為:
[0005]—種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，包括天線PCB板，其特征在于，所述天線PCB板包括上天線PCB板和下天線PCB板，所述天線PCB板至少包括三層，所述天線PCB板的第一層為輻射單元，第二層為電磁耦合孔，第三層為饋線結構，所述饋線結構包括射頻接頭焊盤、與射頻接頭焊盤對應的饋電功分器和與饋電功分器連接的饋線，所述上天線PCB板和下天線PCB板的沿水平中心線可調整天線陣列的角度。
[0006]作為上述技術方案的改進，所述天線PCB板還設置有第四層，所述第四層和第一層都是反射體。
[0007]作為上述技術方案的改進，所述上、下天線PCB板以水平中心線上下對稱。
[0008]作為上述技術方案的改進，所述電磁耦合孔是產生水平極化和垂直極化的兩個相互垂直的H型電磁耦合孔。
[0009]作為上述技術方案的改進，其特征在于，所述射頻接頭焊盤包括垂直極化射頻接頭焊盤和水平極化射頻接頭焊盤，所述垂直極化射頻接頭焊盤和水平極化射頻接頭焊盤通過導線與對應的垂直極化饋電功分器和水平極化饋電功分器連接。
[0010]作為上述技術方案的改進，其特征在于，上天線PCB板和下饋電PCB板饋電的位置設置在不對稱的位置。
[0011]作為上述技術方案的改進，上天線PCB板和下饋電PCB板饋電的位置設置在水平中心上方或者下方的第10個與第11個子天線之間。
[0012]作為上述技術方案的改進，其特征在于，所述水平極化饋電功分器左右兩路的饋線為不等長。
[0013]作為上述技術方案的改進，所述上天線PCB板與下天線PCB板中的垂直極化相位差為180。ο
[0014]作為上述技術方案的改進，所述上天線PCB板和下天線PCB板的各自垂直極化饋電功分器左右兩路的饋線不等長，相位差為180°。
[0015]本實用新型的有益效果有:
[0016]本實用新型一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，所述天線PCB板包括上天線PCB板和下天線PCB板，上天線PCB板和下天線PCB板的沿水平中心線可調整天線陣列的角度，天線垂直方向可以產生若干固定波束，提高靈活度。
[0017]每一個極化可以有兩個饋點口，從而使用兩路TR單獨饋電，可以實現每列天線饋線方向64個單元，從而讓更小的波束形成成為可能。
【附圖說明】
[0018]下面結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步說明，其中:
[0019]圖1是本實用新型實施例的天線PCB板工作原理示意圖
[0020]圖2是本實用新型實施例的天線PCB板第一層輻射單元結構示意圖；
[0021 ]圖3是本實用新型實施例的上天線PCB板第二層結構示意圖；
[0022]圖4是本實用新型實施例的天線PCB板第三層饋線結構示意圖；
[0023]圖5為本實用新型實施例的電磁耦合孔的放大示意圖；
[0024]圖6為本實用新型實施例的SMP焊盤接頭和對應的饋電功分器放大示意圖。
[0025]I是輻射單元;2是電磁耦合孔；3是極化之一水平極化的饋點功分器;4是水平極化單元間饋線；5是水平極化SMP直連PCB的射頻接頭焊盤;6是垂直極化電磁耦合孔;7是垂直極化單元間饋線;8是垂直極化饋點功分之路一;9是垂直極化饋點功分之路二 ； 10是垂直極化SMP直連PCB的射頻接頭焊盤；11是第二子陣列垂直極化饋電工分之路；12是第二子陣列垂直極化饋電射頻接頭焊盤。
【具體實施方式】
[0026]參見圖1、2、3和圖4，本實用新型的一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，包括天線PCB板，所述天線PCB板包括上天線PCB板和下天線PCB板所述天線PCB板至少包括三層，所述天線PCB板的第一層為輻射單元I，第二層為電磁耦合孔2和6，第三層為饋線結構，所述饋線結構包括射頻接頭焊盤5和10、與射頻接頭焊盤5和10對應的饋電功分器和與饋電功分器3連接的饋線4和7，所述上天線PCB板和下天線PCB板的沿水平中心線可調整天線陣列的角度，天線垂直方向可以產生若干固定波束，提高靈活度。
[0027]最優實施方式作為上述技術方案的改進，所述天線PCB板還設置有第四層，所述第四層為與首層類似的反射體。天線PCB板第四層與第三層之間介質為低損耗的硬質泡沫。
[0028]所述每列天線的輻射單元至少為4個，陣列的水平和垂直間距為1/4X-X波長。本實用新型輻射單元陣列為18 X64，陣列水平方向和垂直間距約為1/2X波長，約為1.7cm，從而讓更小的波束形成成為可能。圖二中，以饋線方向為垂直方向，與饋線垂直的方向為水平方向，本實用新型中方向以此坐標為準。
[0029]進一步參考圖5，所述電磁耦合孔2和6是產生水平極化和垂直極化的兩個相互垂直的H型電磁耦合孔。本實用新型具體實施例分別為水平極化電磁耦合孔2和垂直極化電磁親合孔6。
[0030]進一步參考圖6，所述射頻接頭焊盤分為水平極化射頻接頭焊盤5和垂直極化射頻接頭焊盤10，上天線PCB板和下饋電PCB板饋電的位置設置在不對稱的位置。本實用新型最優選實施例子，上天線PCB板和下饋電PCB板饋電的位置設置在從水平中心線數的第10個與第11個子天線之間。
[0031]所述垂直極化饋電功分器左右兩路的饋線4和7為不等長。所述上天線PCB板和下天線PCB板中的垂直極化相位差為180°。所述每個天線PCB板的垂直極化饋電功分器左右兩路的饋線不等長，相位差為180°。所述饋線4和7都是經過電磁耦合孔中心下方，為了降低對表面電流及單個輻射單元阻抗的影響，饋線及饋點的不規則結構區域應盡量遠離耦合孔。
[0032]水平極化射頻信號傳輸工作原理為，當系統傳輸水平極化信號時，射頻信號通過SMP接頭傳輸到水平極化天線入口，水平極化的饋點功分器3將其等相位，不等幅分成左右兩個之路，并通過U型折彎實現與天線的阻抗匹配，到達電磁耦合孔2下方的部分電磁能量將通過耦合孔而將傳遞給上層輻射單元I，而剩余能量將持續傳遞給單元模塊間饋線4為后續單元提供能量。耦合到輻射單元I上的能量將激發對應水平極化的(即單元上下邊緣壁)的電磁諧振，從而將電磁能轉換為空間自由傳輸的水平極化電磁場。同樣原理應用于上下子陣列，當上下收發機等幅等相位饋電時，天線方向圖將疊加構成一個獨立波束。
[0033]當系統傳輸垂直極化信號時，射頻信號通過SMP接頭傳輸到垂直極化天線入口，垂直極化的饋點功分器將信號能量分上下兩個支路，其蛇形不等長設計使得左右之路相位差180°，有效保證信號在空間的正相疊加。到達電磁耦合孔6下方的部分電磁能量將通過耦合孔而將傳遞給上層輻射單元I，而剩余能量將持續傳遞給單元模塊間饋線7為后續單元提供能量。耦合到輻射單元I上的能量將激發對應垂直極化的諧振邊緣(即單元左右邊緣壁)的電磁諧振，從而將電磁能轉換為空間自由傳輸的垂直極化電磁場。同樣原理應用于上下子陣列，當上下收發機等幅等相位饋電時，由于下方子陣列本身饋線與上方相差180°，用于抵消方向相反的極化，從而天線方向圖將同相疊加構成一個獨立波束。
[0034]當上下兩個子陣列圍繞水平中心軸旋轉一個固定角度時，在以上饋電信號不改變的狀態下，這個天線的波束寬度將被對應拓寬，以實現多功能雷達所需要的垂直可變波束之功能。
[0035]以上所述，只是本實用新型的較佳實施方式而已，但本實用新型并不限于上述實施例，只要其以任何相同或相似手段達到本實用新型的技術效果，都應屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，包括天線PCB板，其特征在于，所述天線PCB板包括上天線PCB板和下天線PCB板，所述天線PCB板至少包括三層，所述天線PCB板的第一層為輻射單元，第二層為電磁耦合孔，第三層為饋線結構，所述饋線結構包括射頻接頭焊盤、與射頻接頭焊盤對應的饋電功分器和與饋電功分器連接的饋線，所述上天線PCB板和下天線PCB板沿水平中心線可調整天線陣列的角度。2.根據權利要求1所述的一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，所述天線PCB板還設置有第四層，所述第四層和第一層都是反射體。3.根據權利要求1所述的一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，所述上、下天線PCB板以水平中心線上下對稱。4.根據權利要求1所述的一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，所述電磁耦合孔是產生水平極化和垂直極化的兩個相互垂直的H型電磁耦合孔。5.根據權利要求1所述的一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，所述射頻接頭焊盤包括垂直極化射頻接頭焊盤和水平極化射頻接頭焊盤，所述垂直極化射頻接頭焊盤和水平極化射頻接頭焊盤通過導線與對應的垂直極化饋電功分器和水平極化饋電功分器連接。6.根據權利要求1或5所述的一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，上天線PCB板和下饋電PCB板饋電的位置設置在非對稱的位置。7.根據權利要求6所述的一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，上天線PCB板和下天線PCB板饋電的位置設置在水平中心上方和下方的第10個與第11個子天線之間。8.根據權利要求5所述的一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，所述水平極化饋電功分器左右兩路的饋線為不等長。9.根據權利要求1或5所述的一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，所述上天線PCB板與下天線PCB板中的垂直極化相位差為180°。10.根據權利要求1或5所述的一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，所述上天線PCB板和下天線PCB板的各自垂直極化饋電功分器左右兩路的饋線不等長，相位差為180° ο
【專利摘要】本實用新型公開了一種可變定向波束雙陣列合成微帶陣列天線，其特征在于，所述天線PCB板包括上天線PCB板和下天線PCB板，所述饋電PCB至少包括三層，所述天線PCB板的第一層為輻射單元，第二層為電磁耦合孔，第三層為微帶饋線結構，所述上天線PCB板和下天線PCB板的沿水平中心線可調整天線陣列的角度，天線垂直方向可以產生若干固定波束，提高靈活度。每一個極化可以有兩個饋點口，從而使用兩路TR單獨饋電，可以實現每列天線饋線方向64個單元，從而讓更小的波束形成成為可能。
【IPC分類】H01Q1/50, H01Q21/00, H01Q21/24, H01Q3/02
【公開號】CN205248443
【申請號】CN201520899765
【發明人】包曉軍, 李琳, 劉遠曦, 劉宏宗
【申請人】珠海加中通科技有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年11月11日