一种共口径P/C双波段微带天线的制作方法

一种共口径p/c双波段微带天线
技术领域
1.本发明属于天线技术领域，具体涉及一种共口径的p/c双波段微带天线设计方法。


背景技术：

2.当今，在通信、制导、敌我识别、干扰、引信等技术领域，对多频段、小型化和多极化天线系统的性能要求越来越高。在很多实际应用中，需要在同一个载体上安装多个频段的天线，而且预留给天线的安装空间非常有限，如何在狭小的空间中排布多个天线并保证天线的性能是一个亟待解决的问题。
3.采用共口径天线是解决这一问题的方式之一，共口径天线是由多副天线构成并且能够共用同一口径，与多副天线单独放置相比，大大节省了天线所占的空间，这里的多副天线是指多个不同结构形式的天线，而不是传统天线阵列中结构形式相同的天线单元。通过共口径技术的思想，本发明将p波段天线与c波段天线设计在同一载体口径中，大大节省了天线的安装面积。


技术实现要素：

4.要解决的技术问题
5.针对载体预留给天线紧凑的安装面积，不同功能的两副甚至多副天线无法同时安装在同一载体上的难题，本发明利用共口径技术的思想，提出了一种p波段和c波段两副天线共口径的设计方法，以实现在同一个口径上同时安装两个不同频段和不同功能的天线，并且两副天线的工作性能互不产生影响。
6.技术方案
7.一种共口径p/c双波段微带天线，其特征在于在同一口径中包括p波段和c波段两种不同功能的微带天线，所述的p波段微带天线包括上层介质板、辐射单元、空气层、下层介质板、馈线，上层介质板和下层介质板之间的相对位置固定，空气层位于上层介质板和下层介质板之间，辐射单元位于上层介质板上，馈线位于下层介质板上；所述的c波段微带天线包括介质板和一个四单元天线阵，介质板即下层介质板；辐射单元中设有矩形孔，矩形孔位于四单元天线阵的正上方且尺寸大小包括四单元天线阵。
8.本发明进一步的技术方案：在上层介质板和下层介质板设有固定安装孔位，通过在固定安装孔位处安装螺钉实现上层介质板和下层介质板之间距离的固定。
9.本发明进一步的技术方案：所述的辐射单元为矩形贴片。
10.本发明进一步的技术方案：所述的馈线设有微带线枝节用于实现良好的阻抗匹配。
11.本发明进一步的技术方案：所述的四单元天线阵中左右两边的单元镜像放置，相位相差180
°
。
12.本发明进一步的技术方案：所述的c波段微带天线采取sma同轴底馈的方式进行馈电。
13.本发明进一步的技术方案：所述的p波段微带天线采用sma同轴馈电的方式。
14.有益效果
15.本发明提出的一种共口径p/c双波段微带天线，将两个不同频段和不同功能的天线利用共口径技术的思路设计在一起，有效的节省了载体上的安装空间，在安装空间紧缺的应用背景中，这种方法直接有效的解决了空间紧缺的难题。
16.提高天线隔离度是共口径天线技术中要解决的重要难点，本发明将p波段天线和c波段天线的极化方式设计为正交，并且合理设计矩形开孔的尺寸，使得两个频段的天线不仅辐射性能良好，而且隔离度很高。
17.本发明天线结构紧凑，易于加工，很好的实现了不同频段和不同功能微带天线的共口径设计，对类似的双波段微带天线的设计具有积极的引导借鉴作用。
附图说明
18.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
19.图1本发明实施例的p波段微带天线示意图；
20.图2本发明实施例的c波段微带天线示意图；
21.图3本发明实施例的一种p/c双波段共口径微带天线示意图；
22.图4本发明实施例的双波段共口径微带天线中p波段天线的方向图；
23.图5本发明实施例的双波段共口径微带天线中c波段天线的方向图；
24.图6本发明实施例的双波段共口径微带天线中p波段天线隔离度；
25.图7本发明实施例的双波段共口径微带天线中c波段天线隔离度。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
27.本发明提出的一种共口径p/c双波段微带天线，在同一物理口径中包括一副p波段微带天线和一副c波段微带天线。p波段天线的结构包括两层介质板、空气层和上下介质板的固定装置，辐射单元和馈线分别位于上下两层不同的介质板上，辐射单元位于上层介质板，单元形式采用矩形贴片，馈线位于下层介质板，由激励馈线产生的场通过空气层激励到上方的辐射单元，由此在空间中产生理想的辐射，馈电接头采用sma同轴接头。在p波段的辐射单元上开一个矩形孔，合理设计该矩形孔的尺寸，以不影响该天线的辐射性能为设计准则，此外，该矩形孔的尺寸越大越好，因为该矩形孔越大越有利于c波段天线的设计。
28.c波段微带天线由一个一分四功分器和四个矩形辐射单元构成，位于下层介质板，馈电采用sma同轴接头底馈的方式。四个矩形辐射单元由一分四功分器激励起等幅同相的场在空间中合成并实现辐射，此处需要通过p波段辐射单元上的矩形开孔向空间中辐射，因此p波段辐射单元上的开孔位置和尺寸直接影响c波段天线的性能。综上所述，c波段天线的结构要设计的足够紧凑，以减小p波段天线单元上矩形孔尺寸的限制对其辐射性能的影响；
而p波段天线单元上矩形孔的尺寸要保证在不影响自身辐射性能的基础上越大越好，以给c波段天线的设计留有足够的空间余地。因此，在同一物理口径中实现这两种波段天线的设计是相互制约并相辅相成的。
29.实施例1：
30.本实施例为一种共口径p/c双波段微带天线。参照附图1所示，主要包括：上层介质板1、辐射单元2、空气层4、下层介质板5、馈线6和上下介质板固定安装孔位7，上层介质板1和下层介质板5之间的相对位置固定，通过在固定安装孔7处安装螺钉来确定上层介质板1和下层介质板5之间距离，即确定空气层4的厚度，空气层4的厚度对p波段天线的辐射性能影响很大。馈线6的长度直接影响馈线6与辐射单元2的耦合程度，调节馈线6上的微带线枝节用于实现良好的阻抗匹配。在辐射单元2上开矩形孔3，矩形孔3尺寸的设计既不能影响p波段天线的辐射性能，又要使c波段天线的场通过此矩形孔3辐射到空间中。本发明实施例中，上下介质板材均选用介电常数为3的rogers ro3003，上层介质板1和下层介质板5之间距离为5mm，矩形孔3的尺寸为60mm
×
75mm，馈电采用sma同轴馈电的方式。采用sma同轴接头进行馈电，由激励馈线产生的场经过上下介质板之间的空气层4再激励辐射单元2在空间中产生理想的辐射。
31.参照附图2，c波段微带天线包括介质板21和四单元天线阵22，c波段微带天线位于下层介质板5，即介质板21就是介质板5，四单元天线阵22位于矩形孔3的正下方，天线的辐射场通过此矩形孔3向空间辐射。四单元天线阵22中左右两边的单元镜像放置，相位相差180
°
，因此馈电位置需偏离阵中心以消除180
°
的相位差。本发明实施例中c波段天线采取sma同轴底馈的方式进行馈电。采用sma同轴接头底馈的方式进行馈电，一分四功分器使四个单元上产生等幅同相的场，由此在空间中实现理想的辐射。
32.参照附图3，是本发明实施例p/c双波段共口径天线的整体结构，包括p波段天线辐射单元31、p波段天线辐射单元上的矩形孔32、c波段四单元天线阵33和p波段天线的馈线34。c波段天线产生的场通过该矩形孔32向空间中实现理想的辐射。
33.参照附图4，为本发明实施例p/c双波段共口径天线中p波段天线的方向图，天线增益达到7.9db，天线辐射性能良好。
34.参照附图5，为本发明实施例p/c双波段共口径天线中c波段天线的方向图。天线增益达到12.2db，天线辐射性能良好。
35.参照附图6，为本发明实施例p/c双波段共口径天线中p波段天线隔离度，在频带内天线隔离度低于-44db，隔离度良好。
36.参照附图7，为本发明实施例p/c双波段共口径天线中c波段天线隔离度，在频带内天线隔离度低于-38db，隔离度良好。
37.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。