P波段寬帶高隔離度雙圓極化薄膜陣列天線的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于天線技術領域，具體地涉及一種P波段寬帶高隔離度雙圓極化薄膜陣 列天線。
【背景技術】
[0002] 隨著通信技術的不斷發(fā)展，人們對通信的質量也提出了更高的要求，比如在惡劣 的多徑、擁塞和干擾的情況下，人們希望依舊保持較好的通信質量。這就要求陣列天線有很 高的帶寬和極強的抗干擾能力。然而一般的微帶陣列天線帶寬很窄，抗干擾能力弱，同時由 于P波段的信號波長較長，常規(guī)的設計尺寸過于龐大，使得陣列天線的整體過重，無法滿足 現(xiàn)代通信的需求。所以設計性能優(yōu)良的寬帶圓極化微帶陣列天線成為研宄的熱點。
[0003] 目前圓極化微帶天線主要實現(xiàn)方法有三種：（a)單饋法，基于空腔模型理論，利用 簡并模分離元產生的兩個簡并模工作；（b)多饋法，多個饋點饋電微帶天線，由饋電網絡保 證圓極化工作條件；（C)使用多個線極化輻射貼片元，按照一定的方式合理分布輻射貼片 元。實現(xiàn)寬頻帶的技術主要有：（a)降低等效電路Q值，如增大介質厚度h，使用低介電常 數(shù)的介質，增加介質損耗等；（b)修改等效電路為多調諧回路，如附加寄生貼片貼片，加載U 型縫隙等；（c)改進饋電方法，如采用電磁耦合，利用L型探針饋源，附加阻抗匹配網絡等； (d)利用陣列技術。
[0004] 本發(fā)明采用了多饋法饋電，通過附加寄生貼片，加載H型縫隙，加入空氣層的方法 降低了等效電路的Q值，是電路成為多調諧回路，從而提高了圓極化帶寬。同時金屬反射板 經過柵格化處理，大大減輕了陣列天線的整體質量。
[0005] 通過對現(xiàn)有技術文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，詹珍賢等人在2014年9月的雷達與對抗第34 卷第3期上發(fā)表了"可收攏展開的寬帶雙圓極化柔性薄膜天線"，該天線的陣列在360MHz~ 495MHz頻率范圍內電壓駐波比小于2。經研宄，該陣列天線為常規(guī)的金屬反射板，質量較 重，同時電壓駐波比在440MHz~480MHz范圍內起伏較大，電壓駐波比小于1. 5的帶寬僅為 80MHz〇

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的不足和缺陷，提供一種寬帶高隔離度雙 圓極化薄膜陣列可展開天線，使天線在具有寬帶圓極化高隔離度特性的同時，其整體呈柔 性可折疊可展開，減小存儲體積和質量。
[0007] 本發(fā)明提供的寬帶高隔離度雙圓極化薄膜陣列可展開天線，饋電網絡通過接地層 (5)開的H型縫隙給輻射貼片層耦合饋電，同時附加的寄生貼片層增大了帶寬。陣列天線中 心頻率433MHz，電壓駐波比小于1. 5的帶寬大于125MHz，左旋/右旋圓極化軸比小于3的帶 寬均大于90MHz。具體來說本發(fā)明提供的寬帶雙圓極化薄膜陣列天線，其結構如圖1、圖2、 圖3、圖4、圖5、圖6所示，包括：一寄生貼片層（1 )、一輻射貼片層（2)、一蜂窩狀紙板介質層 (3)、一柵格化金屬反射板層（4);所述的寄生貼片層（1)和輻射貼片層（2)上均分布有MXN 個（M可取范圍4~8,N可取范圍6~10,下同；優(yōu)選取6X8)正方形銅貼片單元；蜂窩狀紙板 介質層（3)的上表面有鍍銅的接地層（5)，并刻蝕有MXN對相互垂直的H型縫隙；H型縫隙 用于激勵出空間正交的場，且H型縫隙結構將輻射貼片層（2)和饋電網絡層（6)隔離開；蜂 窩狀紙板介質層（3)的下表面為微帶線組成的饋電網絡層（6);柵格化金屬反射板層（4)位 于饋電網絡層（6)下方，用于減小H型耦合槽(就是H型縫隙）引起的背向輻射。
[0008] 本發(fā)明中，所述寄生貼片層（1)和所述輻射貼片層（2 )均含有MXN個正方形銅貼 片單元，寄生銅貼片和輻射銅貼片在X軸向和y軸向均為等間距分布，間距約為波長（即中 心頻率對應波長，下同）的七分之二到七分之五，輻射銅貼片均垂直設置于寄生銅貼片正下 方；寄生貼片層（1)上的正方形銅貼片尺寸約為波長的六分之一到二分之一，輻射貼片層 (2)上的正方形銅貼片尺寸約為波長七分之一到七分之五；寄生貼片層（1)和輻射貼片層 (2)均采用柔性薄膜材料，材料的介電常數(shù)較低。該兩個微帶貼片層諧振兩個相近的頻率， 從而拓寬了陣列天線整體帶寬。
[0009] 本發(fā)明中，所述蜂窩狀紙板介質層（3)的上表面為鍍銅的地層（5)，地層（5)上刻 蝕有MXN對相互垂直的H型縫隙；所述H型縫隙的長縫和兩個短縫的寬度相等，H型縫隙 的長縫和兩個短縫長度之和約為波長的八分之一到二分之一；每一對H型縫隙均關于X軸 對稱；兩個相互垂直的H型縫隙的中心間距約為波長的八分之一到二分之一。通過相互垂 直的H型縫隙激勵出空間正交的場，從而實現(xiàn)雙極化；通過H型縫隙結構將輻射貼片層（2) 和饋電網絡隔離開，減小了由饋電網絡帶來的寄生輻射，同時降低了交叉極化。
[0010] 本發(fā)明中，所述蜂窩狀紙板介質層（3)的下表面為饋電網絡層（6)，饋電網絡層 (6)由M個3dB電橋和M對一分為八T型功分器連接而成；3dB電橋使信號等分，并提供90 度相位差；一對T型功分器與一個3dB電橋連接，并通過H型縫隙將3dB電橋傳輸?shù)男盘栐?等分給八個輻射銅貼片單元，天線單元在得到一對幅度相等、相位差90度的信號激勵后， 實現(xiàn)純度較高的圓極化。
[0011] 所述柵格化金屬反射板層（4)由金屬反射板周期性地挖去正方形孔得到，正方形 孔的間距約為波長的六十分之一到八十分之一，柵格化金屬反射板層（4)置于饋電網絡層 (6)下方約為十分之一到七分之一波長處，以減小H型耦合槽(就是H型縫隙）引起的背向 輻射，提高陣列天線的增益和輻射方向圖的前后比，同時降低陣列天線的整體重量。
[0012] 本發(fā)明中，層與層之間均為空氣層，層與層之間通過對位孔對位。
[0013] 本發(fā)明天線寄生貼片層（1)和輻射貼片層（2)的介質采用柔性薄膜材料制作，介 質板層采用蜂窩狀紙板，相鄰層間為空氣層，因此陣列天線整體為柔性可折疊可展開結構， 減小存儲體積和重量。
[0014] 本發(fā)明與常規(guī)的圓極化微帶貼片陣列天線相比，通過引入空氣層降低了天線的 Q值；增加寄生貼片層使電路等效為多調諧回路，從而提高了天線的帶寬；采用H型縫隙 耦合饋電的結構將輻射貼片和饋電網絡隔離開，減小了由饋電網絡帶來的寄生輻射；同 時H型縫隙呈正交放置，激勵出空間正交場，實現(xiàn)雙圓極化并提高了隔離度。柵格化的金 屬反射板減小了由耦合槽引起的背向輻射。陣列天線電壓駐波比小于1. 5的頻帶范圍為 365MH