一种天线阵列及收发双天线的制作方法

1.本实用新型涉及测速雷达天线技术领域，尤其涉及一种天线阵列及收发双天线。


背景技术：

2.随着我国军事技术的不断发展，关于测速雷达天线的需求也在日益增加。雷达测速主要是利用多普勒效应原理，借由频率的改变数值计算出目标与雷达的相对速度。由于要适应各种极端工况，收发天线相关的性能指标越来越高，导致结构复杂，且结构体积较大，不利于生产。
3.因此，亟需一种天线阵列及收发双天线，以解决上述问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种天线阵列及收发双天线,提高性能指标，体积小，结构简单，安装方便，便于生产。
5.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一方面，提供一种天线阵列，包括m
×
n个天线单元，m、n为大于或等于1的自然数，所述天线单元通过准空气带状线的馈电方式相互电连接，电磁信号以所述准空气带状线按预定功率分配传输到各个所述天线单元上，所述天线单元包括依次层叠设置的辐射单元上层、印制板和辐射单元下层，所述辐射单元上层、所述印制板和所述辐射单元下层设有相互连通的双脊波导开口腔体，且所述双脊波导开口腔体在所述辐射单元下层的背离所述印制板的一侧封闭，所述脊波导开口腔体的横截面形状包括矩形部和设置在所述矩形部沿第一方向两端的脊形部，两个所述脊形部沿第二方向伸出于所述矩形部，所述准空气带状线为介质板材质的连接线，所述印制板为介质板材质的印制板。
7.可选地，所述介质板的厚度为0.08mm-0.12mm，介质常数为2.2。
8.可选地，工作频带波长为a，
9.所述双脊波导开口腔体沿第一方向的开口尺寸为d，d的范围为(1/4)a-(1/3)a；
10.所述双脊波导开口腔体沿第二方向的开口尺寸为i，i的范围为(1/5)a-(1/4)a；
11.所述双脊波导开口腔体的脊形部的开口尺寸为d，d的范围为(1/6)a-(1/5)a。
12.可选地，工作频带波长为a，相邻两个所述天线单元的间距范围为(1/2)a-(2/3)a。
13.一方面，提供一种收发双天线，包括上述的天线阵列和射频连接器，所述天线阵列设置有两个，一个用于接收信号，另一个用于发射信号，所述射频连接器连接准空气带状线。
14.可选地，工作频带波长为a，
15.两个所述天线阵列错位设置，错位尺寸的范围为3a-5a；
16.两个所述天线阵列间隔设置，间隔尺寸的范围为a-1.5a。
17.可选地，两个所述天线阵列之间设置有隔离条。
18.可选地，所述隔离条横截面呈t字型，所述隔离条包括纵向板和连接于所述纵向板
第一端的横向板，与第一端相对的第二端朝向所述天线阵列设置，
19.所述横向板伸出所述纵向板的距离为l1，l1的范围为(1/4)a-(1/2)a；
20.所述纵向板的长度为l2，l2的范围为小于(1/4)a。
21.可选地，还包括安装底板和外罩，两个所述天线阵列连接于所述安装底板，所述外罩罩设于两个所述天线阵列背离所述安装底板的一侧，所述辐射单元下层朝向所述安装底板设置。
22.可选地，两个所述天线阵列的辐射单元上层分别设置在盖板上，所述盖板和所述安装底板可拆卸连接，所述盖板设有两个第一限位槽，所述安装底板设有与两个所述第一限位槽相对应的第二限位槽，所述第一限位槽和相对应的所述第二限位槽形成限位空间，印制板和辐射单元下层设置于所述限位空间内。
23.本实用新型的有益效果：
24.本实用新型提供的一种天线阵列及收发双天线,辐射单元上层、印制板和辐射单元下层分为上下三个分层平面进行安装的方式便于产品的加工和生产。带有双脊波导开口腔体的天线单元由准空气带线形式的馈电方式互相电连接，各方向的天线单元同相叠加合成以得到波束较窄的辐射方向图和较高的增益。m
×
n个天线单元按固定间距排列成矩形阵列，优化了辐射性能，纵向排列间距和横向排列间距可以不相等，借此来调节方向图的旁瓣性能。以介质板材质的准空气带状线传输电磁信号，损耗小。由于脊波导开口腔体引入了脊形部结构，在脊棱附近由于边缘效应使场分布受到扰动，相比同尺寸的矩形波导，脊波导具有低主模截止频率，宽频带和低阻抗的特点，使得天线单元的阻抗实部和虚部更加平坦，因此也易与低阻抗的同轴线及微带线匹配，实现了较宽的阻抗带宽。双脊波导开口腔体剖面低，利于小型化。由于指标较好，余量充足，也更加利于生产。
附图说明
25.图1是本实用新型的具体实施方式提供的收发双天线不带天线罩的结构示意图；
26.图2是本实用新型的具体实施方式提供的脊波导开口腔体的横截面形状的示意图；
27.图3是本实用新型的具体实施方式提供的天线阵列的爆炸图；
28.图4是本实用新型的具体实施方式提供的收发双天线的爆炸图；
29.图5是本实用新型的具体实施方式提供的隔离条的安装示意图。
30.图中：
31.1、天线阵列；11、盖板；111、安装槽；112、第一凸缘部；113、第一双脊波导开口；12、印制板；121、第二双脊波导开口；13、辐射单元下层；131、第三双脊波导开口；
32.2、外罩；21、天线罩；22、框架；221、第二凸缘部；222、压接部；
33.3、安装底板；31、避让孔；32、第二限位槽；
34.4、隔离条；41、纵向板；42、横向板；
35.5、限位组件；6、第一密封圈；7、射频连接器。
具体实施方式
36.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，
下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
37.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
38.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
39.本实施例提供了一种天线阵列，如图1-图3所示，包括m
×
n个天线单元，m、n为大于或等于1的自然数，天线单元通过准空气带状线的馈电方式相互电连接，电磁信号以准空气带状线按预定功率分配传输到各个天线单元上，天线单元包括依次层叠设置的辐射单元上层、印制板12和辐射单元下层13，辐射单元上层、印制板12和辐射单元下层13设有相互连通的双脊波导开口腔体，且双脊波导开口腔体在辐射单元下层13的背离印制板12的一侧封闭，脊波导开口腔体的横截面包括矩形部和设置在矩形部沿第一方向两端的脊形部，两个脊形部沿第二方向伸出于矩形部，准空气带状线为介质板材质的连接线，印制板12为介质板材质的印制板12。本实施例中，第一方向为x向，第二方向为y向，第一方向和第二方向相垂直。
40.辐射单元上层、印制板12和辐射单元下层13分为上下三个分层平面进行安装的方式便于产品的加工和生产。带有双脊波导开口腔体的天线单元由准空气带状线形式的馈电方式互相电连接，各方向的天线单元同相叠加合成以得到波束较窄的辐射方向图和较高的增益。m
×
n个天线单元按固定间距排列成矩形阵列，优化了辐射性能，纵向排列间距和横向排列间距可以不相等，借此来调节方向图的旁瓣性能。以介质板材质的准空气带状线传输电磁信号，损耗小。由于脊波导开口腔体引入了脊形部结构，在脊棱附近由于边缘效应使场分布受到扰动，相比同尺寸的矩形波导，脊波导具有低主模截止频率，宽频带和低阻抗的特点，使得天线单元的阻抗实部和虚部更加平坦，因此也易与低阻抗的同轴线及微带线匹配，实现了较宽的阻抗带宽。双脊波导开口腔体剖面低，利于小型化。由于指标较好，余量充足，也更加利于生产。
41.具体地，如图3所示，辐射单元上层开设有m
×
n个第一双脊波导开口113、印制板12开设有m
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n个第二双脊波导开口121和辐射单元下层13开设有m
×
n个第三双脊波导开口131，第一双脊波导开口113和第二双脊波导开口121分别为两端开口的结构，第三双脊波导开口131为一端开口一端封闭的结构。
42.可选地，介质板的厚度为0.08mm-0.12mm，优选为0.1mm，介质常数为2.2，降低了天
线的传输损耗。
43.可选地，如图2所示，工作频带波长为a，双脊波导开口腔体沿第一方向的开口尺寸为d，其由工作频带波长决定，d的范围为(1/4)a-(1/3)a；脊形部的结构对天线单元的辐射方向图和工作带宽都有影响，基于仿真和实际调试经验，双脊波导开口腔体沿第二方向的开口尺寸为i，i的范围为(1/5)a-(1/4)a；双脊波导开口腔体的脊形部的开口尺寸为d，d的范围为(1/6)a-(1/5)a。脊形部的结构，在电性能上拓展了天线单元的阻抗带宽，使得天线阵列1有着良好的驻波特性。此外，本实施例中还对脊形部的结构做了圆角化处理，有利于优化其驻波比。
44.可选地，相邻两个天线单元的间距范围为(1/2)a-(2/3)a，进一步优化了辐射性能。
45.本实施例还提供一种收发双天线，如图1-图4所示，包括上述的天线阵列1和射频连接器7，天线阵列1设置有两个，一个用于接收信号，另一个用于发射信号，射频连接器7连接准空气带状线。电磁信号通过底部的射频连接器7传输到准空气带线上，并通过准空气带状线的按预定功率分配到各个脊波导天线单元。分别以两个天线阵列1为辐射主体，构成了收发双天线，兼顾辐射性能的稳定以及结构的可靠性；结构简单，便于加工和批量生产。
46.可选地，如图1、图3和图4所示，两个天线阵列1处于同一平面，两个天线阵列1错位设置，错位尺寸的范围为3a-5a，a为工作频带波长，两个天线阵列1间隔设置，间隔尺寸的范围为a-1.5a，使得接收天线和发射天线的端口之间获得了良好的隔离度。
47.可选地，如图1、图3和图4所示，两个天线阵列1之间设置有隔离条4，其作用是将左右错位放置的接收发射天线左右分隔开，从而改善两个天线之间的互相耦合干扰降低天线辐射性能的问题，从而使接收端的天线阵列1和发射端的天线阵列1获得良好的隔离性能，该双天线阵电性能优良，结构性稳定可靠。
48.可选地，如图1、图4和图5所示，隔离条4横截面呈t字型，提高了隔离性能。具体地，隔离条4由金属材质制成。隔离条4包括纵向板41和连接于纵向板41第一端的横向板42，与第一端相对的第二端朝向天线阵列1设置，横向板42伸出纵向板41的距离为l1，l1的范围为(1/4)a-(1/2)a；纵向板41的长度为l2，l2的范围为小于(1/4)a。进一步地，纵向板41上设有遏流槽，抑制了接收天线与发射天线之间的爬行电流，进一步提高了端口之间的隔离。
49.本实施例中，如图4所示，收发双天线还包括安装底板3和外罩2，两个天线阵列1连接于安装底板3，形成了稳定的结构，外罩2罩设于两个天线阵列1背离安装底板3的一侧，辐射单元下层13朝向安装底板3设置，安装底板3上设有避让孔31，射频连接器7穿过避让孔31与辐射单元下层13相连。
50.本实施例中，如图4所示，两个天线阵列1的辐射单元上层分别设置在盖板11上，盖板11和安装底板3可拆卸连接。盖板11设有两个第一限位槽，安装底板3设有与两个第一限位槽相对应的第二限位槽32，第一限位槽和相对应的第二限位槽32形成限位空间，印制板12和辐射单元下层13设置于限位空间内，用于对印制板12和辐射单元的限位，提高了结构精度。进一步地，隔离条4通过螺丝等紧固件连接在盖板11。
51.可选地，如图4所示，外罩2包括天线罩21和框架22，天线罩21设置于天线阵列1背离安装底板3的一侧，天线罩21与安装底板3可拆卸连接；框架22围设于天线罩21和安装底板3的外周，框架22和安装底板3可拆卸连接。
52.本实施例中，如图4所示，安装底板3与盖板11通过紧固件连接，印制板12和辐射单元下层13夹设在盖板11和安装底板3之间实现安装方向的限位；盖板11上设有第一凸缘部112，相应地，框架22上设置有第二凸缘部221，第一凸缘部112和第二凸缘部221通过紧固件连接；框架22的顶部延伸设有带有弧度的压接部222，压接部222的端部抵靠在天线罩21上，实现天线罩21与盖板11沿安装方向的限位，盖板11上设有安装槽111，天线罩21安装在安装槽111内，实现了周向限位；天线罩21与盖板11之间设置有第一密封圈6，以实现密封连接，满足防水需求。
53.本实施例中，如图1、图3和图4所示，天线罩21、天线阵列1和安装底板3上分别对应开设有通孔，限位组件5穿设于通孔，且限位组件5的两端设有挡板分别抵靠在天线罩21和安装底板3上，以对天线罩21、天线阵列1和安装底板3沿安装方向进行限位，使天线罩21与盖板11之间贴合紧密，结构稳定。挡板和天线罩21之间设置有第二密封圈，以进行密封连接，满足防水需求。
54.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。