超寬帶印刷天線的製作方法

2023-07-03 06:20:56

專利名稱：超寬帶印刷天線的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及用於無線通信收發系統中超寬帶天線平面集成化技術，屬於無線通信系統天線技術領域。
背景技術：
印刷天線是在帶有導體接地板的介質基片上貼加導體薄片而形成的天線。它利用微帶或同軸線饋電，在導體貼片和接地板之間激勵起電磁場，並通過貼片四周與接地板間的縫隙向外輻射。印刷天線由於剖面低、重量輕、體積小、便於集成和組成陣列等優點而得到廣泛的研究和應用。印刷天線的主要缺點是頻帶窄，儘管已有多種途徑來展寬這類天線的頻帶，如增大基片厚度，降低基片相對介電常數等。但是，基片厚度增大會引起表面波的明顯激勵，改變天線的方向性；降低介電常數的潛力也很有限，最小值為1，並且降低介電常數通常伴隨貼片面積的增加。另外，附加阻抗匹配網絡，採用電磁耦合饋電方式，採取多層微帶形式，利用行波陣、對數周期陣或採用特殊形式如Vivaldi天線等結構也可以展寬頻帶，但是這些印刷天線頻帶的展寬往往以體積和複雜性的增加以及效率的降低為代價。例如，多層印刷天線結構複雜，製作工藝繁瑣#型槽印刷天線雖然頻帶性能好，但交叉極化嚴重，輻射特性受損。目前，能同時做到超寬帶、低交叉極化特性的印刷天線還很罕見。
發明內容針對已有技術存在的不足，本實用新型的目的在於提供一種用於無線通信系統天線的集成化、小型化雙層雙偶極子超寬帶印刷天線，該天線具有超寬帶、低交叉極化特性。實現本實用新型發明目的的技術方案為:該新型雙層雙偶極子超寬帶印刷天線由上下兩層金屬印刷雙偶極子天線、中間饋電網絡以及兩層介質基片所組成。該天線在介質基片的上下兩層金屬分別對稱光刻長、寬、厚、耦合縫以及接地板均相同的雙偶極子天線，單元間距為中心頻率半波長；中間印刷微帶巴倫與功分器一體化的饋電網絡；在雙偶極子天線接地板下端的介質基片邊沿上，設置一條垂直於基片且關於基片對稱的中心開孔的金屬反射板。本發明的有益效果:1.超寬帶特型:Bff > 50% (VSffR < 2.0)。該新型雙層雙偶極子天線帶寬比普通的印刷天線帶寬寬得多。普通印刷天線頻帶很窄僅有I 5% ;在相同的介質基片上，該雙層雙偶極子天線的帶寬是普通印刷偶極子天線帶寬的5倍，普通印刷偶極子天線的帶寬約為10%，該雙層雙偶極子天線的帶寬可達50%以上。2.低交叉極化特型:交叉極化電平< -45dB。該新型雙層雙偶極子天線因為採用對稱結構，使上下兩層交叉極化的電場分量相互抵消，降低了天線的交叉極化電平，具有低交叉極化特性。普通印刷天線交叉極化電平為-1OdB _20dB，單層印刷偶極子天線的交叉極化電平為-25dB左右，而同樣結構的該雙層雙偶極子天線交叉極化電平優於-40dB。3.結構簡單，性能一致性好，阻抗匹配容易，調試方便，一體化饋電網絡適於與天線陣結構一起製成，易於批量印刷生產，成本低，經濟實用。該新型天線為平面印刷結構，易於與電路集成，且具有超寬帶、低交叉極化特性，成本低，性能好，不僅可單獨使用，亦是大型天線陣低副瓣或超低副瓣的一種理想輻射單
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圖1是本實用新型天線的總體結構示意圖。圖2是圖1的剖視圖。圖3是圖1的側視圖。圖中標號說明I 一偶極子天線2—饋電巴倫3—功分器4 一稱合縫5一接地板6—金屬反射板7—介質基片
具體實施方式
以下結合附圖1 圖3進一步說明本實用新型是如何實現的。
實施例採用多層雙面印刷線路板的製作工藝，在介質基片7的上下金屬層對稱製作偶極子天線1、耦合縫4和接地板5，在中間金屬層製作饋電巴倫2和功分器3 ;然後，在介質基片7的下方邊沿上，設一條垂直於介質基片7且關於介質基片7對稱的金屬反射板6,並在該金屬反射板6的中心設一通孔，便於天線的饋線引出，這樣即可製成本新型超寬帶印刷天線。以中心頻率為3.25GHz某相控陣雷達天線單元為例,所選取的天線單元結構各項參數為:基片介電常數:2.2 ;基片厚度:0.78mm;介質基片尺寸:92_X40mm;偶極子天線:長度18mm,寬度W=5mm ；偶極子天線間距:46mm ;稱合縫深度:13mm,寬度Imm ；饋電巴倫線寬:2mm;金屬反射板尺寸:92mmX60mm;測試結果在微波暗室測得該新型天線單元性能如下:帶寬:Bff=55%,(2.68GHz 4.7IGHz, VSffR < 2)；交叉極化電平:_46dB ;增益:9.6dBi ；E面波束寬度為42度，H面波束寬度為104度。在本實施例中，利用常用介質基片，無需特殊材料，採用多層雙面印刷線路板的成熟製作工藝，程序簡單，成本低廉。測試結果符合該新型天線超寬帶、低交叉極化特性。以上，僅向熟悉本技術領域的人員提供本發明的描述，以使他們易於理解與運用本發明。對於熟悉本技術領域的人員，對實施例的各種變更是顯而易見的，而無需創造性的勞 雲力。
權利要求1.一種超寬帶印刷天線，由上下兩層金屬印刷雙偶極子天線、中間饋電網絡以及兩層介質基片所組成，其特徵在於:在介質基片的上下兩層金屬分別對稱光刻有長、寬、厚、耦合縫以及接地板均相同的雙偶極子天線，中間金屬層製作有饋電巴倫與功分器一體化的饋電網絡；在雙偶極子天線接地板下端的介質基片邊沿上，設置有一條垂直於基片且關於基片對稱的中心開孔的金屬反射板。
2.根據權利要求1所述的一種超寬帶印刷天線，其特徵在於:所述雙偶極子天線的單元間距為中心頻率半波·長。
專利摘要一種超寬帶印刷天線，包含上下兩層金屬印刷雙偶極子天線、中間饋電網絡以及兩層介質基片，在介質基片的上下兩層金屬分別對稱光刻長、寬、厚、耦合縫以及接地板均相同的雙偶極子天線，間距為中心頻率半波長；中間印刷微帶巴倫與功分器一體化的饋電網絡；在雙偶極子天線接地板下端的介質基片邊沿上，設置一條垂直於基片且關於基片對稱、中心開孔的金屬反射板。本實用新型天線易於與電路集成，且具有超寬帶、低交叉極化特性，成本低，性能好，不僅可單獨使用，亦是大型天線陣低副瓣或超低副瓣的一種理想輻射單元。
文檔編號H01Q1/38GK203103499SQ201220689988
公開日2013年7月31日 申請日期2012年12月13日 優先權日2012年12月13日
發明者周佔偉, 丁勇飛, 徐丁海, 朱麗軍, 劉國梁 申請人:中國航空無線電電子研究所