一种定向天线多功能引向器

技术领域

本发明涉及方向图修正技术领域，尤其涉及一种定向天线多功能引向器。

背景技术

近年来，方向图修正技术得到了广泛研究。所谓方向图修正技术也被称作方向图成型技术，是一种处理发射信号和接收信号的技术。方向图修正技术应用在天线中时，通过调整阵列天线各阵元辐射方向图的方向性，可以综合出特定形式的阵列方向图，使得方向图对准需要的方向，提高天线使用效率。按照波的理论，阵列天线远场方向图可看成是阵列中每一个阵元所提供远场方向图的矢量叠加。在方向图修正的研究中，通过合理设置矢量相加过程中每个方向图的权值，可以调整方向图为所需的目标形状。因此设计一个能够给出阵列天线目标方向图所需各个阵元权值的工具非常重要。

目前天线方向图修正大多通过在天线辐射体或天线馈电结构中引入MEMS开关、PIN二极管开关或变容二极管等来改变天线的方向图。然而，由于波束的离散程度的限制，方向图修正后的天线在其覆盖范围内的增益波动往往较大，许多设计甚至会存在一些覆盖盲区，对于某些使用平台必然是无法接受的，这使得相控阵天线方向图修正的应用受到极大的限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种定向天线多功能引向器。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种定向天线多功能引向器，包括支承介质，所述支承介质上支承有第一引向器、第二引向器、第三引向器和辐射体；所述第一引向器、第二引向器和第三引向器辐射特性各不相同，所述辐射体的一侧设置第一引向器，所述第一引向器远离辐射体的一侧设置第二引向器，所述第二引向器远离第一引向器的一侧设置有第三引向器，所述辐射体远离第一引向器的一侧设置有金属反射板，所述金属反射板能够减小辐射体背向辐射，所述金属反射板上固定有馈电网络；所述第一引向器的高度低于所述辐射体，所述第二引向器的高度低于第一引向器，所述第三引向器的高度低于第二引向器。馈电网络对辐射体进行馈电，在辐射体表面产生电流，电流变化在辐射体表面形成电磁场向正前方自由空间辐射。引辐射电磁波穿过第一引向器、第二引向器、第三引向器时在引向器金属表面形成感应电流，通过引向器金属电路形状对感应电流的强度及流通路径进行引导，该修正后的电流产生电磁场向前方空间辐射，通过控制引向器表面感应电流产生所需电磁场与辐射体产生的电磁场在自由空间叠加，从而达到优化天线方向图品质和提升天线增益的效应。

优选的，所述的第一引向器、第二引向器、第三引向器和辐射体之间使用透波蜂窝填充并采用固化工艺固化。

优选的，所述的第一引向器、第二引向器和第三引向器采用微带印刷电路蚀刻在印制板上。

优选的，所述的第一引向器、第二引向器和第三引向器的PCB板采用聚酰亚胺PI膜蚀刻加工而成，所述印制板使用氰酸酯基材，所述聚酰亚胺PI膜与氰酸酯基材预浸料在200℃以上的温度条件和0.5Mpa以上的压力条件下进行粘接，成型的第一引向器、第二引向器和第三引向器厚度为0.5mm。

优选的，所述的第一引向器与辐射体平行安装放置，距离辐射体位置0.05λ，高度为辐射体的0.8倍；第二引向器与辐射体平行安装放置，距离辐射体位置0.25λ，高度为辐射体的0.5倍；第三引向器与辐射体夹角为25°放置，距离辐射体位置0.8λ，高度为辐射体的0.25倍；所述金属反射板距离辐射体位置0.25λ；其中λ为天线工作的中心频率的波长；所述第一引向器、第二引向器和第三引向器的宽度与所述辐射体一致。

优选的，所述馈电网络的金属针穿过金属反射板及支承介质与辐射体连接。对辐射体进行馈电。

本发明的有益效果是：

1）利用对引向器形状、布局和选用上的设计可以在工作频段内实现天线方向图品质优化，并对天线尺寸及重量影响较小。

2）该种引向器对天线性能提升明显，加入引向器在优化方向图品质的同时对天线增益也有一定提升。

3）该引向器结构形式简单，重量轻，电性能稳定，一致性高，适宜大批量生产。

附图说明

图1为本发明定向天线多功能引向器的示意图；

图2为本发明定向天线多功能引向器固化成型状态图。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了应对更高的性能需求，实现相控阵宽带范围内大角度扫描方向图品质优秀的设计。本发明提出的技术方案合理利用引向器的辐射特性，通过合理布局，将三种不同辐射特性的引向器与天线综合到一个孔径，并采用微带印刷电路蚀刻工艺。能够不影响天线整体空间尺寸及重量，实现相控阵的方向图修正。

参阅图1-图2，本发明提供一种定向天线多功能引向器，包括支承介质，所述支承介质上支承有第一引向器、第二引向器、第三引向器和辐射体；所述第一引向器、第二引向器和第三引向器辐射特性各不相同，所述辐射体的一侧设置第一引向器，所述第一引向器远离辐射体的一侧设置第二引向器，所述第二引向器远离第一引向器的一侧设置有第三引向器，所述辐射体远离第一引向器的一侧设置有金属反射板，所述金属反射板能够减小辐射体背向辐射，所述金属反射板上固定有馈电网络；所述第一引向器的高度低于所述辐射体，所述第二引向器的高度低于第一引向器，所述第三引向器的高度低于第二引向器。引向器采用微带化设计。通过纵深尺寸的增加，调节引向器与辐射体的距离，将辐射体产生电磁能量在汇聚到指定方向，提升天线定向增益，能够达到优化方向图品质的目的。引向器电路采用单元棋盘排列设计，利用同相增幅原理，实现天线辐射与引向器感应辐射在固定频段的相位差为0°，电磁波在该频段内沿引向方向形成较强的电磁场，从而改变辐射方向性，实现方向图的品质提升。本发明中多引向器设计，使用多种不同谐振频段的引向器单元设计引向器电路，可以有效解决引向器工作带宽较窄的缺点，优化宽频带内的方向图品质。

在一些实施例中，所述的第一引向器、第二引向器、第三引向器和辐射体之间使用透波蜂窝填充并采用固化工艺固化。

在一些实施例中，所述的第一引向器、第二引向器和第三引向器采用微带印刷电路蚀刻在印制板上。

在一些实施例中，所述的第一引向器、第二引向器和第三引向器的PCB板采用聚酰亚胺PI膜蚀刻加工而成，所述印制板使用氰酸酯基材，所述聚酰亚胺PI膜与氰酸酯基材预浸料在200℃以上的温度条件和0.5Mpa以上的压力条件下进行粘接，成型的第一引向器、第二引向器和第三引向器厚度为0.5mm。

在一些实施例中，所述的第一引向器与辐射体平行安装放置，距离辐射体位置0.05λ，高度为辐射体的0.8倍；第二引向器与辐射体平行安装放置，距离辐射体位置0.25λ，高度为辐射体的0.5倍；第三引向器与辐射体夹角为25°放置，距离辐射体位置0.8λ，高度为辐射体的0.25倍；所述金属反射板距离辐射体位置0.25λ；其中λ为天线工作的中心频率的波长；所述第一引向器、第二引向器和第三引向器的宽度与所述辐射体一致。通过引向器电路对引向器表面的电流强度及电流路径进行引导，产生所需的电磁场，该电磁场与辐射体产生的电磁场在自由空间叠加，达到对天线方向图的修正。

在一些实施例中，所述馈电网络的金属针穿过金属反射板及支承介质与辐射体连接。馈电网络与金属反射板通过螺钉紧固连接形成接地效应，馈电网络的金属针穿过金属反射板的通孔及支撑介质的通孔与辐射体连接，对辐射体进行馈电。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。