一种P波段宽带高增益印刷偶极子天线

技术领域

本发明无源器件中天线技术领域，尤其涉及一种P波段宽带高增益印刷偶极子天线。

背景技术

随着电子战的深入发展，电子战系统对天线技术的发展提出了越来越多的新要求，如小型化、宽带化、低剖面、易于量产等要求。天线作为电子战系统收发信号的关键环节，其性能将直接影响电子战系统性能的发挥。宽带天线单元的研究已经日益成熟，但是要设计能适应于新要求仍然有诸多难点。

传统的宽带驻波、行波天线难以满足对定向性、小型化、平面化的要求，需要开发新型的宽带单元，在不减小天线使用带宽和电性能的前提下尽量缩小天线的物理尺寸，做到低剖面从而扩大天线的使用范围。P波段电磁波由于其自身波长较长，穿透能力强，空间衰减小，该波段被广泛应用于电子侦察。由于P波段天线体积较大，而作战平台留给天线的空间是有限的，因此P波段天线小型化成为该波段天线的研究热点，而印刷偶极子天线由于具有体积小、频带宽、易于加工等优点而被广泛用于许多军用装备。

因此，在P波段内，如何在有限的包络尺寸里实现大的带宽和高的增益，同时满足良好的电磁辐射特性，成为P波段天线研究的主要问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种一种P波段宽带高增益印刷偶极子天线，其特征在于，包括一对对称放置的偶极子辐射振子1，所述偶极子辐射振子1分别设置在介质基板3上层，所述偶极子辐射振子1通过在介质基板3下层接巴伦结构微带馈线4的方式进行耦合馈电，所述偶极子辐射振子1上方设置有引向器5，天线地板两端设置有向上的延伸枝节即寄生贴片2，在天线底部设置有矩形金属的反射板6。

进一步的是，所述偶极子辐射振子1结构为宽度渐变振子。

进一步的是，所述偶极子辐射振子1与地板的连接处开有一道深沟槽，通过对偶极子辐射振子1开槽以形成串联回路。

进一步的是，所述巴伦结构微带馈线4采用50Ω的巴伦微带。

进一步的是，所述偶极子辐射振子1上方加载有两个长条的引向器5。

进一步的是，所述介质基板3为FR-4电介质材料。

进一步的是，所述反射板6与天线垂直放置，距离天线底部50～150mm。

进一步的是，所述天线采用FR-4电介质材料的表面覆铜介质基板，通过蚀刻的方式构造辐射贴片及金属地板而成。

进一步的是，所述巴伦结构微带馈线4由多级金属过渡拼接而成。

进一步的是，所述偶极子辐射振子1通过金属支撑条与金属地相连接。

本发明具有相对驻波带宽较大、增益高、体积较小的特点。

附图说明

图1为本发明提供的P波段宽带高增益印刷偶极子天线的结构示意图；

图2为本发明提供的P波段宽带高增益印刷偶极子天线的主视图；

图3为本发明提供的P波段宽带高增益印刷偶极子天线的回波损耗图；

图4为本发明提供的P波段宽带高增益印刷偶极子天线的驻波比示意图；

图5为本发明提供的P波段宽带高增益印刷偶极子天线在500MHz处的二维辐射方向图。

附图标记说明：

1、偶极子辐射振子1；2、寄生贴片；3、介质基板；4、巴伦结构微带馈线；5、引向器；6、反射板。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术方案、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明的一个具体实施例。

本发明的天线为工作在P波段的宽带高增益印刷偶极子天线。图1为本发明提供的P波段宽带高增益印刷偶极子天线的结构示意图。如图1所示，本发明的P波段宽带高增益印刷偶极子天线包括一对对称放置的偶极子辐射振子1，所述偶极子辐射振子1分别设置在介质基板3上层。所述偶极子辐射振子1结构为对称放置的宽度渐变的振子，宽度优选自内侧向外侧变宽，由此可以增加电流路径长度，拉低谐振频点。

本发明提供的宽度渐变的偶极子辐射振子1，这种双极子天线一方面可以显著减小天线的尺寸，使天线结构紧凑，另一方面，宽度递增增加了电流路径，拉低了天线的谐振点，使天线工作于期望的频点。

偶极子辐射振子1与地板的连接处开有一道深沟槽。通过对偶极子辐射振子1进行开槽以形成串联回路，实现偶极子特性，以实现宽带特性。

所述偶极子辐射振子1通过在介质基板3下层接巴伦结构微带馈线4的方式进行耦合馈电。为了避免馈电引起的不平衡现象采用50Ω的巴伦微带进行馈电。

偶极子辐射振子1上方设置有引向器5，达到拓展波束宽度和提高天线增益的目的。为了提高天线的增益，在偶极子辐射振子1上方加载了长条形的引向器5，为了节省制造时的成本，仿真验证，加载两道引向器5时效果最佳。两个长条的引向器5用于提高增益。

为了进一步增大带宽，在地板两端加入寄生贴片2来产生寄生频带。在一个实施方式中，天线地板两端设置有向上的延伸枝节即寄生贴片2，向上延伸的寄生贴片2为地板的谐振枝条，用于拓展带宽和引导辐射方向。

在天线底部设置有矩形金属的反射板6，可以进一步提高天线增益和展宽波束宽度。本发明提供了一种矩形的反射板6结构，通过反射向下的电磁波来实现单向辐射，并且以此来进一步提高天线增益。

图2为本发明提供的P波段宽带高增益印刷偶极子天线的主视图。如图2所示，所述反射板6与天线垂直放置，距离天线底部50～150mm。

实施例

本实例采用尺寸为300mm*200mm*1.52mm的介电常数为4.3，损耗角正切值为0.025的FR-4电介质材料的表面覆铜介质基板，通过蚀刻的方式构造辐射贴片及金属地板，最后在整个天线底部加载反射金属板，金属板距离天线底部120mm。

以下述方法步骤制作：

首先，在厚度为1.52mm的FR-4介质基板上覆300mm*60mm的铜作为金属地，其次在金属地的两端加载2.4mm*24mm的寄生枝节，在金属地的正中央，向下挖8mm*62.7mm的沟槽，以进一步拓展带宽。

接着，宽度渐变的辐射振子的从2.5mm展宽至15.4mm，长度为146mm，通过48.5mm*2.5mm的金属支撑条与金属地相连接。

接着，巴伦微带馈线由6级金属过渡拼接而成，长度依次为：45mm，4mm，7.11mm，3.2mm，3.2mm，10mm，宽度依次为：2.4mm，1.3mm，1.3mm，6mm，12.1mm，18.3mm。

最后，在天线底部加载金属反射板，距离天线底部距离为120mm，这里选取金属板尺寸为：800mm*800mm。

本发明与现有技术相比较具有以下特点和优点：

第一，通过增加寄生贴片以提高天线带宽，在P波段达到52％带宽(380-640MHz)，实现了低频段内超宽带特性。图3为本发明提供的P波段宽带高增益印刷偶极子天线的回波损耗图；图4为本发明提供的P波段宽带高增益印刷偶极子天线的驻波比示意图。如图3和图4所示，天线在380-640MHz带宽内回波损耗小于-10dB，驻波比小于2，端口匹配良好。

第二，对偶极子辐射振子上方加载引向器，一方面提高了天线增益，另一方面有效拓展了天线辐射方向3dB宽度：在中频500MHz处，E面3dB宽度70°，H面3dB宽度110°。图5为本发明提供的P波段宽带高增益印刷偶极子天线在500MHz处的E面和H面方向图。如图5所示，天线在500MHz可实现大于6dBi的增益。

需要说明的是，上文只是对本发明进行示意性说明和阐述，本领域的技术人员应当明白，对本发明的任意修改和替换都属于本发明的保护范围。