一種矩形縫隙加載薄單層介質寬帶微帶貼片天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及單層微帶貼片天線技術領域，具體涉及一種矩形縫隙加載薄單層介質寬帶微帶貼片天線。
【背景技術】
[0002]軍用和民用領域對寬帶天線的需求越來越廣泛。在某些實際應用中，對于天線陣還有諸如體積、重量、效率和環(huán)境適應性等方面的嚴格要求。例如:對于機/星載平臺，要求天線剖面薄、重量輕、效率高并且滿足一定的環(huán)境應用條件。
[0003]適合于平面天線陣的輻射天線有多種形式，主要有波導縫隙天線陣、印刷振子和微帶貼片天線陣等。波導縫隙天線陣效率高，但重量重、加工成本高；印刷振子天線陣剖面高、構成平面陣列時結構組裝相對復雜；微帶貼片天線具有剖面低、易于批量加工構成大型平面天線陣，但其帶寬窄；對于天線形式的選擇需要根據(jù)實際要求，綜合各方因素折中考慮O
[0004]微帶天線由于擁有剖面低、重量輕、易于加工和易于與其它有源器件集成等眾多優(yōu)點，因此，具有廣闊的應用范圍。
[0005]普通的微帶天線具有阻抗帶寬窄的缺點，研宄人員對展寬微帶天線的阻抗帶寬已經(jīng)做了大量的研宄，比較典型的方法有:
[0006]1.采用多層貼片的方式，尤其是雙層貼片天線形式，通過上下不同大小的貼片構成雙諧振點，從而增加微帶天線的阻抗帶寬。但這種結構有其固有的缺點，即，需要多層介質板，典型結構如雙層微帶貼片天線，它包括了輻射饋電介質層、寄生貼片介質層和兩者之間的泡沫層，多層介質通過粘結組裝，這種結構具有幾個明顯的缺陷，即，不同材料介質板粘結的粘膠選擇和加工工藝問題；不同材料熱漲系數(shù)差異帶來整個天線熱變形問題；對于星載SAR天線而言還有天線陣面熱傳導低下的問題；
[0007]2.采用同軸饋電形式的各種槽(如:E型槽，U型槽等)加載的微帶貼片天線也能增加微帶天線的阻抗帶寬。這類結構的貼片天線單元在組成大型平面天線陣(非兩維較大角度掃描陣)時有其固有的缺陷:每個輻射單元都采用探針饋電不利于加工，并且大量探針與微帶貼片之間的垂直焊點降低了系統(tǒng)的可靠性；為了組成平面陣，仍需要額外的功分網(wǎng)絡；另外，這些天線單元的介質板厚度通常都較厚，因此增加了天線的重量。
[0008]3.采用金屬背腔結構形式，等效于增加天線厚度，降低其等效相對介電常數(shù)，從而展寬天線的阻抗帶寬。這類天線的缺陷是:金屬背腔深度跟波長相關，且每個單元后都要加背腔，從而造成天線重量偏大，結構和加工工藝復雜等不足。
[0009]4.其它諸如L形微帶和終端加載等電磁耦合饋電微帶貼片天線都具有以上項類似的結構缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為解決上述技術問題，我們提出了一種矩形縫隙加載薄單層介質寬帶微帶貼片天線，解決了已有的各種天線單元中存在因結構而致的各種缺陷，達到了寬帶微帶貼片天線有較好的寬頻帶特征、結構簡單、重量輕、成本低且便于組成平面陣的目的。
[0011]為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下:
[0012]一種矩形縫隙加載薄單層介質寬帶微帶貼片天線，包括介質基板、微帶貼片、饋電微帶線和阻抗匹配微帶線；所述介質基板為薄單層低相對介電常數(shù)的介質基板，所述介質基板上設有矩形的所述微帶貼片；所述微帶貼片的中部開有三個尺寸一致且與其左右兩窄邊平行的矩形加載縫隙一、加載縫隙二和加載縫隙三，所述加載縫隙二開設于所述微帶貼片下寬邊的中間，所述加載縫隙一和加載縫隙三開設于所述微帶貼片上寬邊且關于所述加載縫隙二左右對稱；所述微帶貼片的右窄邊上端設有饋電端口，所述饋電端口連接有所述阻抗匹配微帶線，所述阻抗匹配微帶線為開口朝左下方的L形結構，所述阻抗匹配微帶線的左端與所述饋電端口連接。所述阻抗匹配微帶線的另一端與所述饋電微帶線連接。
[0013]優(yōu)選的，所述介質基板厚度為0.508mm，相對介電常數(shù)為2.2 ;所述矩形縫隙加載薄單層介質寬帶微帶貼片天線的工作波段為波長17.12?19.07mm的Ku波段，中心頻率λ。波長為18.18mm。
[0014]優(yōu)選的，所述微帶貼片的長度為0.473 λ ^、寬度為0.287 λ ^，所述加載縫隙一、加載縫隙二和加載縫隙三的長度均為0.237 λ ^，縫寬為0.15?0.2mm ;所述加載縫隙一距左窄邊的距離和加載縫隙三距右窄邊的距離均為0.167 λ P
[0015]優(yōu)選的，所述阻抗匹配微帶線、饋電微帶線與所述微帶貼片共面，所述阻抗匹配微帶線寬度為0.88mm，橫向長度為2.94mm，縱向長度為2.46mm。
[0016]優(yōu)選的，由兩個以上的所述矩形縫隙加載薄單層介質寬帶微帶貼片天線組成天線陣，以窄邊方向為掃描方向時，所述天線陣的工作頻率為15.73?17.52GHz，工作波段為波長17.12?19.07mm的Ku波段，中心頻率λ。波長為18.18mm。
[0017]通過上述技術方案，本發(fā)明提出的一種矩形縫隙加載薄單層介質寬帶微帶貼片天線，采用與微帶貼片共面的阻抗匹配微帶線和饋電微帶線激勵單層輻射貼片，可以與微帶功分網(wǎng)絡一起印刷在介質基板上，降低大型平面微帶天線陣的加工難度；采用薄型介質基板，有利于微帶功分網(wǎng)絡的設計和降低天線重量；采用單層介質基板，一方面可使天線結構最簡單，另一方面使天線的材料與加工成本降至最低；饋電端口位于微帶貼片的右窄邊的上端，在饋電微帶線與矩形微帶貼片之間增加一段具有阻抗匹配功能的L形結構的阻抗匹配微帶線，一方面增加調(diào)諧范圍，展寬天線的帶寬，另一方面可以減小天線整體尺寸，便于單元組陣；輻射天線上的加載縫隙深入到寬帶微帶貼片天線內(nèi)部，實現(xiàn)天線良好匹配?？傊?，本發(fā)明提出的一種矩形縫隙加載薄單層介質寬帶微帶貼片天線結構簡單緊湊、橫截面小、重量輕、成本低、加工簡單且展寬了帶寬。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發(fā)明實施例所公開的一種矩形縫隙加載薄單層介質寬帶微帶貼片天線的正視結構示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實施例所公開的一種矩形縫隙加載薄單層介質寬帶微帶貼片天線的側視結構示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明實施例所公開的一種矩形縫隙加載薄單層介質寬帶微帶貼片天線的電壓駐波比圖；
[0022]圖4為本發(fā)明實施例所公開的一種矩形縫隙加載薄單層介質寬帶微帶貼片天線在15.81GHz頻點上的仿真方向圖；
[0023]圖5為本發(fā)明實施例所公開的一種矩形縫隙加載薄單層介質寬帶微帶貼片天線在16.2GHz頻點上的仿真方向圖；
[0024]圖6為本發(fā)明實施例所公開的一種矩形縫隙加載薄單層介質寬帶微帶貼片天線在16.62GHz頻點上的仿真方向圖；
[0025]圖7為本發(fā)明實施例所公開的一種矩形縫隙加載薄單層介質寬帶微帶貼片天線在17.0lGHz頻點上的仿真方向圖；
[0026]圖8為本發(fā)明實施例所公開的一種矩形縫隙加載薄單層介質寬帶微帶貼片天線在17.4GHz頻點上的仿真方向圖。
[0027]圖中數(shù)字和字母所表示的相應部件名稱:
[0028]1.微帶貼片11.加載縫隙一 12.加載縫隙二
[0029]13.加載縫隙三 2.阻抗匹配微帶線 3.介質基板
[0030]4.饋電微帶線。
【具體實施方式】
[0031]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例