一种金属表面共形的宽带端射阵列天线

本发明属于电子科学与技术学科领域，特别涉及一种金属表面共形的宽带端射阵列天线，在沿金属表面的切线方向上形成宽带垂直极化(垂直于金属表面)的定向辐射。

背景技术：

1、随着无线电技术的发展，传输信息数据的速率要求更快，可靠性要求更高，传输的范围更广，都需要天线具有宽带和定向特性。在一个载体上安装有各种不同的电子设备，系统的电磁环境也变得更加复杂。宽频带的天线可以替代多个天线，避免了系统之间的电磁干扰。此外，共形天线可以与载体共面设计，不对其气动性能造成影响，广泛地应用于各个领域，如无人机、卫星、导弹等飞行器系统中。

2、为了提高电磁传输的保密性以及抗干扰能力，天线通常采用定向天线发射或接收电磁波。常规的宽带定向天线主要有对数周期天线、渐变槽线天线和轴向模螺旋天线等。对于宽带的定向天线对数周期天线、渐变槽线天线，其传统形式均为垂直于载体表面的振子或槽缝构成，由于振子和槽缝天线的低频截至频率与其纵向尺寸相关，如偶极子需要0.5个工作波长的谐振长度，槽线宽度也需要达到0.5个工作波长的宽度，因此很难实现共形设计，在现有技术中，有利用顶加载技术降低天线高度，实现低剖面设计，但是天线的高度和结构依然存在难以共面设计的问题。除此之外，现有技术中也有通过提出了以小型化基摸(或静态摸)工作的微带贴片天线为单元构成定向天线，但由于其采用八木天线工作模式，很大程度限制了其工作带宽。近年来，等效为磁流辐射的单元被应用于解决上述共型设计的定向辐射的问题，但依然很难实现宽带工作，因而提出一种宽带金属载体表面共形的定向天线，就有了很大的实际应用价值。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：

2、为了解决现有沿金属表面定向辐射的共面天线不能实现宽带的技术缺陷，本发明提供一种金属表面共形的宽带端射阵列天线。

3、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

4、一种金属表面共形的宽带端射阵列天线，其特征在于，包括微波pcb板、共面焊盘、金属销钉、金属化孔；

5、微波pcb板，所述微波pcb板包括上下两层pcb板，在上层pcb板的正面刻蚀多个辐射贴片，在下层pcb板的背面刻蚀微带馈线，在上层pcb板和下层pcb板之间设有地板；

6、共面焊盘，所述共面焊盘刻蚀于所述下层pcb板的背面，与所述微带馈线共面；

7、金属销钉，所述金属销钉位于所述辐射贴片的中心，穿过所述上层pcb板和下层pcb板与所述微带馈线连接；

8、金属化孔，所述金属化孔分布于所述辐射贴片上，穿过所述上层pcb板与所述地板连接。

9、本发明进一步的技术方案：所述辐射贴片依照大小按照顺序依次排成一条直线，其尺寸大小、数量与其工作频带相关。

10、本发明进一步的技术方案：所述辐射贴片为金属平面结构，其形状为圆形、椭圆形或正方形。

11、本发明进一步的技术方案：所述辐射贴片的数量大于3个，其间距介于每个自身辐射贴片工作频率的0.3波长至0.5波长，并按照固定比例变化。

12、本发明进一步的技术方案：所述微带馈线为金属平面结构，由不同宽度的线构成，用于连接不同大小的辐射贴片，其不同的宽度用于实现天线阻抗匹配。

13、本发明进一步的技术方案：所述微带馈线为串馈形式，通过折弯调整辐射贴片在对应工作频带内相邻辐射贴片的相位，实现天线端射辐射。

14、本发明进一步的技术方案：所述共面焊盘通过金属化孔与地板连接，用于焊接同轴电缆的外皮，同轴电缆的芯线与微带馈线焊接。

15、本发明进一步的技术方案：所述共面焊盘为长方形金属覆层，置于最小的辐射贴片对应向下垂直位置一端，与所述微带馈线保持一定的间距。

16、本发明进一步的技术方案：所述金属化孔周向排列在辐射贴片上。

17、本发明的有益效果在于：

18、本发明提供的一种金属表面共形的宽带端射阵列天线，以小型化基摸(或静态摸)工作的微带贴片天线为单元通过串联形成的平面对数周期天线阵列形成宽带定向辐射，天线极化为垂直极化(极化方向与载体表面垂直)，且在宽带内实现沿载体表面的切线方向上形成定向辐射。本发明解决了宽带垂直极化天线共面端射的设计问题，具有结构简单，隐蔽性好，不影响载体外型气动力特性，电性能稳定、可靠及易于批量生产的优点。

19、与现有技术相比，本发明应用从底部中心馈电的圆形微带贴片天线，通过弯折的微带馈线，实现了较小辐射贴片相位的依次滞后，可实现宽带沿载体表面的切线方向上定向辐射的天线设计，具体为：

20、1、本发明采用微带线串联馈电，并通过微带线调整不同辐射单元的相位，实现宽带沿载体表面垂直极化定向辐射。

21、2、本发明采用大小不一的辐射贴片，不一样大小的辐射贴片可以工作在不同频段，而在整个天线宽带工作的带宽里，在不同的频段由不同大小的辐射贴片辐射，实现宽带工作。

技术特征：

1.一种金属表面共形的宽带端射阵列天线，其特征在于，包括微波pcb板、共面焊盘、金属销钉、金属化孔；

2.根据权利要求1所述一种金属表面共形的宽带端射阵列天线，其特征在于，所述辐射贴片依照大小按照顺序依次排成一条直线，其尺寸大小、数量与其工作频带相关。

3.根据权利要求2所述一种金属表面共形的宽带端射阵列天线，其特征在于，所述辐射贴片为金属平面结构，其形状为圆形、椭圆形或正方形。

4.根据权利要求3所述一种金属表面共形的宽带端射阵列天线，其特征在于，所述辐射贴片的数量大于3个，其间距介于每个自身辐射贴片工作频率的0.3波长至0.5波长，并按照固定比例变化。

5.根据权利要求1所述一种金属表面共形的宽带端射阵列天线，其特征在于，所述微带馈线为金属平面结构，由不同宽度的线构成，用于连接不同大小的辐射贴片，其不同的宽度用于实现天线阻抗匹配。

6.根据权利要求5所述一种金属表面共形的宽带端射阵列天线，其特征在于，所述微带馈线为串馈形式，通过折弯调整辐射贴片在对应工作频带内相邻辐射贴片的相位，实现天线端射辐射。

7.根据权利要求1所述一种金属表面共形的宽带端射阵列天线，其特征在于，所述共面焊盘通过金属化孔与地板连接，用于焊接同轴电缆的外皮，同轴电缆的芯线与微带馈线焊接。

8.根据权利要求7所述一种金属表面共形的宽带端射阵列天线，其特征在于，所述共面焊盘为长方形金属覆层，置于最小的辐射贴片对应向下垂直位置一端，与所述微带馈线保持一定的间距。

9.根据权利要求1所述一种金属表面共形的宽带端射阵列天线，其特征在于，所述金属化孔周向排列在辐射贴片上。

技术总结本发明涉及一种金属表面共形的宽带端射阵列天线，属于电子科学与技术领域。包括微波PCB板、共面焊盘、金属销钉、金属化孔；微波PCB板包括上下两层PCB板，在上层PCB板的正面刻蚀多个辐射贴片，在下层PCB板的背面刻蚀微带馈线，在上层PCB板和下层PCB板之间设有地板；共面焊盘刻蚀于下层PCB板的背面，与微带馈线共面；金属销钉位于辐射贴片的中心，穿过上层PCB板和下层PCB板与微带馈线连接；金属化孔分布于辐射贴片上，穿过上层PCB板与地板连接。本发明应用从底部中心馈电的圆形微带贴片天线，通过弯折的微带馈线，实现了较小辐射贴片相位的依次滞后，可实现宽带沿载体表面的切线方向上定向辐射的天线设计。技术研发人员：周祺磊,傅光,杨佳蔚,魏庚明,张春玲受保护的技术使用者：西安电子科技大学技术研发日：20231229技术公布日：2024/7/29