[发明专利]一种超宽带低剖面天线阵列结构

说明书

本发明提供了一种超宽带低剖面天线阵列结构，包括由上至下依次相接的天线阵面层、介质支撑层、吸波材料层及金属接地层构成堆叠结构；天线阵元包括相同结构的两部分，每部分为从馈电端到阵元臂的渐变式结构；对于有多个阵元组成的单个阵列，外缘形状为六边形结构，上下相邻阵元与阵元之间为三角布阵；所述单个阵列每行的边缘阵元为连接到地的半虚元；对于每行阵元，相邻阵元之间的缝隙宽度小于等于高频端波长的3%。与现有技术相比，能够覆盖更高倍频程带宽，具备较好的阻抗匹配性能和辐射方向图；同时阵列天线口径比常规天线更小，剖面高度比常规天线更低；满足阵列天线超宽频小型化低剖面需求。

技术领域

本发明涉及一种超宽带低剖面天线阵列结构，涉及天线设计领域。

背景技术

传统的相控阵列天线技术日趋成熟，目前基本思路为采用单个宽带天线单元组阵，利用阵列结构使阵列在阻抗特性或辐射特性上达到相应指标。但这种设计思路在进一步拓展天线阵的工作带宽方面存在一定局限性，因为超宽带天线单元对于电尺寸的要求使得天线阵列截面过大，不易小型化和共形。目前槽线天线作为一种性能较好的天线单元被广泛应用于宽带相控阵中，但是仍然不能解决剖面高且难于共形的原因。所以无论是在理论还是在工程实践上都迫切需要有新的方法来解决这些实际问题。

发明内容

本发明提供了一种更高性能的超宽带低剖面天线阵列结构，具有拓展阵列天线带宽，减小口径尺寸，降低剖面高度，以及提高阵列性能等的特点。

根据本发明提供的一种超宽带低剖面天线阵列结构，包括由上至下依次相接的天线阵面层、介质支撑层、吸波材料层及金属接地层构成堆叠结构；还包括平衡馈电连接器，下端与金属接地层固定，穿过金属接地层、吸波材料层和天线阵面层，通过探针与天线焊接馈电；天线阵元包括相同结构的两部分，每部分为从馈电端到阵元臂的渐变式结构；对于有多个阵元组成的单个阵列，外缘形状为六边形结构，上下相邻阵元与阵元之间为三角布阵；所述单个阵列每行的边缘阵元为连接到地的半虚元；对于每行阵元，相邻阵元之间的缝隙宽度小于等于高频端波长的3%；所述三角布阵是指上排一个阵元的正中间位置对应相邻下排两个相邻阵元之间正中间的位置，且上排两个相邻阵元之间正中间的位置对应相邻下排一个阵元的正中间的位置；所述半虚元是指结构并不完整的阵元部分。

对于单个阵列，最上一行阵元与最下一行阵元与介质边缘的距离为上下两行阵元之间行间距的一半。

所述渐变式结构为线性渐变式结构。

所述天线阵元为蝶形印刷阵元。

还包括设置于天线阵面层之上的辐射匹配层。

在平面和/或曲面上对所述两个以上所述单个阵列进行拓展阵列；单个阵列与单个阵列之间为无缝拼接。

所述平衡馈电连接器采用基于同轴线结构的超宽带平衡变换器。

所述超宽带平衡变换器采用类渐变线式阻抗变换器。

所述超宽带平衡变换器同轴线外导体上设置有纵向切口，所述切口的张角根据阵元阻抗设置切口张角大小。

所述吸波材料层采用硅胶胶板材料。

与现有技术相比，能够覆盖更高倍频程带宽，具备较好的阻抗匹配性能和辐射方向图；同时阵列天线口径比常规天线更小，剖面高度比常规天线更低；满足阵列天线超宽频小型化低剖面需求，利于相控阵共形，隐身方面设计。

附图说明

图1为本发明其中一实施例的阵列纵向结构示意图。

图2为本发明其中一实施例的单个阵列阵面俯视示意图。

图3为本发明其中一实施例的阵列拓展阵面部分俯视示意图。

具体实施方式