[实用新型]一种宽带单层微带贴片天线

说明书

技术领域

本实用新型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。本实用新型既可用于接收，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。

实用新型内容

为了解决现有普通的微带天线存在阻抗带宽窄的缺点，本实用新型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。

本实用新型具有以下几几方面的有益技术效果：

采用共面微带线对凸形微带贴片进行馈电，降低大型平面微带天线阵的加工难度，并且采用薄微带介质板以利于阶梯状共面微带线的设计，易于构成大型微带贴片天线阵；