一种紧凑型多波束天线阵列系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109244679A(43)申请公布日2019.01.18(21)申请号201811056936.0(22)申请日2018.09.11(71)申请人中国电波传播研究所（中国电子科技集团公司第二十二研究所）地址266107山东省青岛市城阳区仙山东路36号(72)发明人杨清凌吴健高式昌任晓飞苏海滨(51)Int.Cl.H01Q21/00(2006.01)H01Q25/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图4页(54)发明名称一种紧凑型多波束天线阵列系统(57)摘要本发明公开了一种紧凑型多波束天线阵列系统，所述的系统包括四层介质基板，各层介质基板之间通过粘合薄膜粘合在一起，在底层介质基板的底面上布置8×8巴特勒矩阵多波束馈电网络，该8×8巴特勒矩阵多波束馈电网络包括8个信号输入端口和8个信号输出端口，在底层介质基板的顶面上布置蚀刻有8个耦合缝隙的地板层，8×8巴特勒矩阵多波束馈电网络和地板层之间通过接地金属化通孔相通，在底层介质基板之上的第二层介质基板的顶部布置180°移相器，由一个在下的微带天线和一个在上的寄生单元构成一个天线单元，多个天线单元可以排布成天线单元阵列。本发明所公开的紧凑型多波束天线阵列系统，具有工作带宽宽、设计难度低、成本低、易集成、易加工、剖面低、结构简单紧凑、重量轻、损耗低、可二维扫描、扫描范围大等特点。CN109244679ACN109244679A权利要求书1/2页1.一种紧凑型多波束天线阵列系统，其特征在于：所述的系统包括四层介质基板，各层介质基板之间通过粘合薄膜粘合在一起，在底层介质基板的底面上布置8×8巴特勒矩阵多波束馈电网络，该8×8巴特勒矩阵多波束馈电网络包括8个信号输入端口和8个信号输出端口，在底层介质基板的顶面上布置蚀刻有8个耦合缝隙的地板层，8×8巴特勒矩阵多波束馈电网络和地板层之间通过接地金属化通孔相通，在底层介质基板之上的第二层介质基板的顶部布置180°移相器，8×8巴特勒矩阵多波束馈电网络输出的电磁信号分别通过地板层上的8个耦合缝隙输送至180°移相器，地板层和180°移相器之间通过接地金属化通孔相通，在第二层介质基板之上的第三层介质基板的顶部布置微带天线，180°移相器的电磁信号通过微带线耦合至微带天线，在第三层介质基板之上的顶层介质基板的顶部布置寄生单元，由一个在下的微带天线和一个在上的寄生单元构成一个天线单元，输入微带天线内的电磁信号由天线单元向外辐射，多个天线单元可以排布成天线单元阵列。2.根据权利要求1所述的紧凑型多波束天线阵列系统，其特征在于：所述的8×8巴特勒矩阵多波束馈电网络含有12个3dB定向耦合器和8个固定移相器，所述的8个固定移相器包括2个22.5°移相器、4个45°移相器和2个67.5°移相器。3.根据权利要求2所述的紧凑型多波束天线阵列系统，其特征在于：所述3dB定向耦合器包括耦合圆环，在耦合圆环的输出端口处串联一个半波长传输线的同时还并联一个半波长的弯折线，所述的耦合圆环由四段四分之一波长传输线连接而成，四分之一波长传输线的特征阻抗分别为40Ω和56Ω，半波长传输线的特征阻抗优化值为93Ω，半波长弯折线的特征阻抗优化值为67Ω。4.根据权利要求2所述的紧凑型多波束天线阵列系统，其特征在于：所述22.5°移相器的参考移相结构，一个是一段传输线并联一段八分之一波长的开路枝节和一段八分之一波长的短路枝节，另一个除了并联一段八分之一波长的开路枝节和一段八分之一波长的短路枝节外，还串联了一段弯折线；所述45°移相器和67.5°移相器均为一段传输线并联一段八分之一波长的开路枝节和一段八分之一波长的短路枝节。5.根据权利要求1所述的紧凑型多波束天线阵列系统，其特征在于：所述8×8巴特勒矩阵多波束馈电网络的8个信号输入端口在水平方向产生的相位差分别为45°、45°、-135°、-135°、135°、135°、-45°和‒45°，在垂直方向产生的相位差分别为22.5°、-157.5°、112.5°、-67.5°、67.5°、-112.5°、157.5°和-22.5°。6.根据权利要求1所述的紧凑型多波束天线阵列系统，其特征在于：在所述8×8巴特勒矩阵多波束馈电网络的8个信号输入端口中，4个为接地共面波导结构；8个信号输出端口交错排列；信号从同轴电缆输入8×8巴特勒矩阵多波束馈电网络后，经其中的接地共面波导流入到微带线。7.根据权利要求6所述的紧凑型多波束天线阵列系统，其特征在于：地板层的相邻耦合缝隙相距半个自由空间波长，地板层上的四簇圆孔是8×8巴特勒矩阵多波束馈电网络中接地共面波导的接地孔，各分散圆孔为8×8巴特勒矩阵多波束馈电网络中各移相器的接地孔。8.根据权利要求1所述的紧凑型多波