[发明专利]一种超宽带紧耦合天线阵

说明书

本发明公开了一种超宽带紧耦合天线阵，属于天线技术领域。其主要包括:天线列单元、上层金属板、支撑弯角件以及下层金属板。天线列单元由虚元、辐射天线单元以及馈电网络构成，其中辐射天线单元由馈电网络进行等幅同相馈电；上层金属板按一定间距进行开缝，天线列单元通过缝隙穿出；支撑弯角件将天线列单元与上层金属板及下层金属板进行连接加固。本发明通过采用紧耦合天线体制实现了阵列的超宽带特性，采用多层印制板工艺，极大的减轻了天线阵的重量，同时保证了阵列单元的一致性，通过在列单元中集成带状线馈电网络，实现了列单元的低损耗合成，保证了天线阵的效率。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种超宽带紧耦合天线阵。

背景技术

随着现代电子技术与信息技术的飞速发展，电子对抗、无线电通信以及现代雷达等领域的电子设备不断更新迭代，处理的信息量越来越大，要求的信号带宽也在不断增大。这一发展对作为无线电的前端设备——天线提出了更高的要求，要求天线不仅要具备高增益、低剖面等特性，还应能工作在多个频段或超宽带上。

传统天线通常最多工作在4个倍频程左右，其带宽不够宽，同时对于阵列由于扫描角度的约束，其阵元间距不能过大，通常为最高频的半波长左右。对于多个倍频程的阵列来说，该尺寸相当于最低频的1/10波长甚至更小，而天线要发挥其性能通常要求天线尺寸与波长可比拟，这就决定了对于超宽带阵列，传统阵元形式已不再适用。为此急需解决阵列天线的超宽带设计问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于避免上述背景技术中的不足之处而提供的一种超宽带紧耦合天线阵，其采用多层印制板加工工艺，实现了天线的轻量化与高一致性设计；通过将天线单元进行列合成减少了通道数量，节省了成本；通过上下金属板及支撑弯角件的连接实现了阵列高稳定性特性。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种超宽带紧耦合天线阵，包括天线列单元、上层金属板、支撑弯角件以及下层金属板，所述支撑弯角件位于上层金属板和下层金属板之间，并支撑上层金属板和下层金属板；所述上层金属板上设有等间隔且相互平行的多条缝隙；所述天线列单元贴于支撑弯角件的一侧，其顶端穿过上层金属板的缝隙，底端固定于下层金属板上。

进一步的，所述天线列单元包括辐射天线单元和馈电网络；

多组辐射天线单元沿缝隙的延伸方向水平阵列，阵列两端的辐射天线单元为虚元；位于虚元之间的辐射天线单元与馈电网络连接。

进一步的，所述辐射天线单元包括匹配层、辐射层、耦合层及馈电层；

所述辐射天线单元和馈电网络均由双面板压合而成，包括第一介质基板和第二介质基板；

所述匹配层位于第一介质基板和第二介质基板之间，其由多个矩形金属片以矩形阵列的方式排布，且相邻的矩形金属片之间无接触；

所述辐射层包括两个金属条带，两个金属条带位于同一直线上，且两者之间具有间隔；

所述耦合层包括分别设于第一介质基板外侧和第二介质基板外侧的耦合结构，且两个耦合结构镜像对称；每一耦合结构均包括两个耦合片、四个分枝节和方形馈电地板；四个分枝节相互平行，且四者底端均连接在方形馈电地板上；两侧的分枝节与对应的耦合片连接，中间位置的两个分枝节顶端向上延伸对应金属条带的相邻端；

镜像对称的两个耦合片组均通过第一金属通孔连接，且第一金属通孔位于金属条带的外侧，与金属条带无接触；镜像对称的中间两分枝节组的延伸末端通过第二金属通孔连接，且第二金属通孔与对应的金属条带相邻端连接；

中间位置的两分枝节的顶端均向中间位置处靠拢形成两个倒L型结构，且两个倒L型结构的短段无接触；