[发明专利]一种宽带单层微带贴片天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种单层介质微带贴片天线的改进结构，具体是一种宽带、 金属背腔结构、薄单层介质凸形微带贴片天线。本发明既可用于接收，也 可用于发射无线电波。

背景技术

宽带天线在军用和民用领域的应用越来越广泛。同时，在某些具体的 应用中，对于天线阵还有诸如：体积、重量、效率和环境适应性等方面的 特殊要求。例如：对于机/星载平台，要求天线剖面薄、重量轻、效率高并 且满足一定环境应用条件。

适合于平面天线阵的辐射天线有多种形式，主要有波导缝隙天线阵、 印刷振子和微带贴片天线阵等。波导缝隙天线阵效率高，但重量重、加工 成本高；印刷振子天线阵剖面高、构成平面阵列时结构组装相对复杂；微 带贴片天线具有剖面低、易于批量加工构成大型平面天线阵，但其带宽窄。 对于天线形式的选择需要根据实际要求，综合各方因素折中考虑。

微带天线由于拥有剖面低、重量轻、易于加工和易于与其它有源器件 集成等众多优点，因此，具有广阔的应用范围。

普通的微带天线具有阻抗带宽窄的缺点，研究人员对展宽微带天线的 阻抗带宽已经做了大量的研究，比较典型的方法有：

1.采用多层贴片的方式，尤其是双层贴片天线形式，通过上下不同大 小的贴片构成双谐振点，从而增加微带天线的阻抗带宽。但这种结构有其 固有的缺点，即，需要多层介质板，典型结构如双层微带贴片天线，它包 括了辐射馈电介质层、寄生贴片介质层和两者之间的泡沫层，多层介质通 过粘结组装，这种结构具有几个明显的缺陷，即，不同材料介质板粘结的 粘胶选择和加工工艺问题；不同材料热涨系数差异带来整个天线热变形问 题；对于星载SAR天线而言还有天线阵面热传导低下的问题；不利于有源相 控阵天线热设计。

2.采用同轴馈电形式的各种槽(如：E型槽，U型槽等)加载的微带贴 片天线也能增加微带天线的阻抗带宽。这类结构的贴片天线单元在组成大 型平面天线阵(非两维较大角度扫描阵，如一维扫描阵，或另一维较小扫描 阵。比较典型的应用实例是星载合成孔径雷达中的二维有源相控阵天线， 其距离向通常要求扫描±20°左右，而方位向扫描仅±1°左右，因此整个 相控天线阵通常由许多独立的多单元构成)时有其固有的缺陷：每个辐射单 元都采用探针馈电不利于加工，并且大量探针与微带贴片之间的垂直焊点 降低了系统的可靠性；为了组成平面阵，仍需要额外的功分网络；另外， 这些天线单元的介质板厚度通常都较厚，因此增加了天线的重量，且不利 于微带功分网络共面设计。

3.其它诸如L形微带和终端加载等电磁耦合馈电微带贴片天线都具有 以上向类似的结构缺陷。

发明内容

为了解决现有普通的微带天线存在阻抗带宽窄的缺点，本发明提供一 种宽带金属背腔结构薄单层介质凸形微带贴片天线。具有良好的宽频带特 征，且结构简单，便于组成平面阵。

实现上述目的的具体技术方案如下：

一种宽带单层微带贴片天线包括具有微带贴片、微带介质板和金属背 腔的微带贴片天线，所述微带贴片位于微带介质板的正面中部；

所述微带贴片为单层凸形微带贴片，具有两种宽度的阶梯状共面微带 线的一端通过凸形微带贴片上的开槽插入贴片天线内，馈电微带线的另一 端位于微带介质板的边缘；

与微带贴片相对应处之外的微带介质板背面设有金属地层，整个微带 介质板背面还设有结构支撑板，与微带贴片相对应的结构支撑板中部设有 内凹背腔，内凹背腔的内表面设有金属层，形成金属背腔。

所述凸形微带贴片下部的矩形部分尺寸为L＝15mm，W＝7.6mm，其上部凸 出部分尺寸为L1＝3.0，W1＝1.2mm；所述凸形微带贴片上的开槽为矩形槽；

所述插入贴片内部的共面微带线的宽度W2为1.9mm，长度L2为9.9mm， 相连接的另一段共面微带线的宽度Wf为0.3mm。

所述金属背腔紧贴在微带介质板的背面，位于微带贴片的正下方，金 属背腔高度Hc为3.5mm，背腔口径尺寸长度Lc为16.4mm，宽度Wc为16.4mm。

所述微带介质板材料为聚四氟乙烯(RT6002)，介电常数为2.94；厚度 Hd为0.508毫米，长度L0为30mm，宽度W0为30mm。

所述结构支撑板可为普通铝蜂窝结构板或金属板。

本发明具有以下几几方面的有益技术效果：