一种微带平面天线及天线阵列

摘要

本发明涉及天线技术领域，公开了一种微带平面天线及天线阵列，微带平面天线包括辐射介质层和馈电介质层，馈电介质层内设置耦合缝隙和微带电路，微带电路的外侧由金属隔离柱插桩环绕；辐射介质层上设置有辐射贴片组和寄生贴片组，辐射介质层内设置有中部短路组件，寄生贴片组包括分别设置在辐射介质层两侧的两个第二寄生贴片，辐射贴片组和微带电路位于两个第二寄生贴片之间，第二寄生贴片连接侧部短路组件。本发明实现了宽带、宽波束、高增益的辐射性能，满足通信类、探测类天线低剖面，小型化的应用需求，安装多个微带平面天线可以实现空域全覆盖，同时不会影响安装平台自身相控阵天线阵列的辐射扫描性能。

权利要求

1.一种微带平面天线，其特征在于：包括辐射介质层和馈电介质层，馈电介质层内设置有用于耦合射频信号的耦合缝隙（16）和微带电路（18），微带电路（18）的外侧由若干金属隔离柱（17）插桩环绕，金属隔离柱（17）埋设于馈电介质层中；所述的辐射介质层上设置有第一辐射贴片组和第二辐射贴片组，第一辐射贴片组和第二辐射贴片组分别采用旋转对称的方式设置且旋转中心与耦合缝隙（16）的中心在纵向上重合；辐射介质层内设置有中部短路组件（20），中部短路组件（20）连接辐射介质层内部的地并与第一辐射贴片组或第二辐射贴片组对应配合；辐射介质层上还设置有第一寄生贴片组和第二寄生贴片组，第二寄生贴片组包括分别设置在辐射介质层两侧的两个第二寄生贴片（14），所述的第一辐射贴片组、第二辐射贴片组和微带电路（18）位于两个第二寄生贴片（14）之间，第二寄生贴片（14）连接侧部短路组件（15）；所述的辐射介质层包括从上往下紧密贴合的三层介质层，所述的第一辐射贴片组、第二辐射贴片组、第一寄生贴片组和第二寄生贴片组均设置于最上层介质层的上表面。

2.根据权利要求1所述的微带平面天线，其特征在于：所述的中部短路组件（20）包括旋转对称的两组中部金属短路柱，中部金属短路柱的上端与第一辐射贴片组或第二辐射贴片组连接，中部金属短路柱的下端延伸至最下层的辐射介质层，且中部金属短路柱将第一辐射贴片组与最下层的辐射介质层的下表面地连接，或将第二辐射贴片组与最下层的辐射介质层的下表面地连接。

3.根据权利要求1所述的微带平面天线，其特征在于：所述的馈电介质层包括从上往下紧密贴合的三层介质层，所述的耦合缝隙（16）设置于馈电介质层的最上层介质层，微带电路（18）设置于馈电介质层的中间介质层；辐射介质层的下表面设置有内凹的空气腔（21），馈电介质层与辐射介质层配合后耦合缝隙（16）位于空气腔（21）内，且耦合缝隙（16）的顶表面与空气腔（21）内底部存有空气间隙。

4.根据权利要求3所述的微带平面天线，其特征在于：耦合缝隙（16）的几何中心与第一辐射贴片组和第二辐射贴片组旋转对称的中心在纵向上重合。

5.根据权利要求4所述的微带平面天线，其特征在于：所述的空气腔（21）设置于辐射介质层的最下层介质层内，空气腔（21）的深度小于该层介质层厚度的二分之一，空气腔（21）的几何中心与耦合缝隙（16）的几何中心重合且空气腔（21）的尺寸大于耦合缝隙（16）的最大外包络。

6.根据权利要求1所述的微带平面天线，其特征在于：所述的第一辐射贴片组和第二辐射贴片组均包括两个辐射贴片，辐射贴片进行切角处理后成为矩形结构和/或L形结构。

7.一种微带天线阵列，包括权利要求1 6中任一项所述的微带平面天线（31），其特征在~

于：包括安装载板（34），所述的微带平面天线（31）设置于安装载板（34）上，且微带平面天线（31）的辐射介质层和馈电介质层向外延伸形成阵列部，在阵列部设置有若干阵列天线单元（33），阵列天线单元（33）的外侧由金属屏蔽柱（32）插桩环绕，阵列部的阵列天线单元（33）与微带平面天线（31）独立收发射频信号；在安装载板（34）上未设置阵列天线单元（33）的区域还设置有若干信号反射调节件（35）。

8.根据权利要求7所述的微带天线阵列，其特征在于：所述的安装载板（34）的结构包括三角形，阵列天线单元（33）在所述的阵列部按照直线排列或按照L形排列，阵列天线单元（33）在微带平面天线周边90°360°平面范围内进行阵列。

~

9.根据权利要求7所述的微带天线阵列，其特征在于：所述的信号反射调节件（35）包括金属贴片。

说明书

一种微带平面天线及天线阵列

技术领域

[0001] 本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种微带平面天线及天线阵列。

背景技术

[0002] 相控阵天线广泛应用于移动通信、目标识别、遥测遥感等领域，其应用安装平台有机载、车载、船载等。通常安装平台上有多种不同用途天线设备，比如用于卫星通信的相控阵天线和用于安装平台内部通信的天线单元。近年来微带天线因其结构简单、可靠、重量轻的特点在通信系统中得到了重要的应用，同时，安装平台通信系统的功能也对天线性能提出相应的要求，即为了更好的集成度和小型化需求不同功能的天线最好可以共形设计，保证较高的机械强度，天线工作效率不能太低，为了保证可以有效的覆盖通信区域，天线单元的宽波束特性也是迫切需要的性能。

[0003] 大多数安装平台配备的通信类相控阵天线或探测目标类相控阵天线由于体积更大通常安装在平台的中间区域，用于内部通信或其他用途的天线单元则安装在相控阵天线边缘区域。因此，不对称的安装环境会导致天线单元辐射方向图畸变，严重时会导致天线设备功能失效。

[0004] 文章《S波段宽波束圆极化天线设计》（出自《太赫兹科学与电子信息学报》，2017年8月，第4期，第15卷，文章编号2095‑4980（2017）04‑0625‑05）中介绍了一种宽波束圆极化微带天线，满足了通信系统对天线宽波束辐射的要求，在天线的辐射贴片上附加寄生贴片以展宽天线带宽，并利用金属化过孔以实现单边短路，达到天线小型化设计的目的。但并未解决相控阵天线与独立天线单元共形设计时安装环境导致宽波束特性畸变的问题。

[0005] “CN113690595A”公布了一种用于无线通信的宽波束天线及相控阵，同样的该专利没有考虑多种不同功能天线组合使用的场景同时也未解决安装环境对宽波束特性的影响。

[0006] “CN110943295A”公布了一种用于无线通信的多波束天线阵列及天线阵列去耦方法，通过在两个辐射单元之间设置金属片，提高辐射单元之间的波束隔离度，该方案主要解决了两个独立波束天线之间的极化隔离度问题，并未提供宽波束天线方案和防止波束宽度畸变的措施，同时去耦金属片会增加平面微带天线的高度，无法共形设计。

[0007] 可见，现有的微带平面天线单元还存在亟待改进之处，需要对微带平面天线及天线阵列的结构进行优化改进以达到更加可靠的天线探测性能；并且能够减小天线的整体体积和重量，便于安装使用。因此需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中存在的技术问题。

发明内容

[0008] 为了解决上述内容中提到的现有技术缺陷，本发明提供了一种微带平面天线及天线阵列，微带平面天线具有宽带、高增益和宽波束性能的特点，同时还具备微带天线低剖面，重量轻的特点，容易与安装平台表面共形安装，还可以克服由于复杂安装环境导致的远场方向图畸变，适应于平台内多种功能天线及天线阵列高度集成同时使用的应用需求。

[0009] 为了实现上述目的，本发明具体采用的技术方案是：

[0010] 一种微带平面天线，包括辐射介质层和馈电介质层，馈电介质层内设置有用于耦合射频信号的耦合缝隙和微带电路，耦合缝隙和微带电路的外侧由若干金属隔离柱插桩环绕，金属隔离柱埋设于馈电介质层中；所述的辐射介质层上设置有第一辐射贴片组和第二辐射贴片组，第一辐射贴片组和第二辐射贴片组分别采用旋转对称的方式设置且旋转中心与耦合缝隙的中心在纵向上重合；辐射介质层内设置有中部短路组件，中部短路组件连接辐射介质层内部的地并与第一辐射贴片组或第二辐射贴片组对应配合；辐射介质层上还设置有第一寄生贴片组和第二寄生贴片组，第二寄生贴片组包括分别设置在辐射介质层两侧的两个第二寄生贴片，所述的第一辐射贴片组、第二辐射贴片组和微带电路位于两个第二寄生贴片之间，第二寄生贴片连接侧部短路组件。

[0011] 上述公开的微带平面天线，通过馈电介质层和辐射介质层以及各个组件组成了天线主体，射频信号通过微带电路传输并耦合至辐射介质层实现信号的对外发射，在馈电介质层上设置有同轴馈电点，微带电路连接同轴馈电点并传递射频信号。其中在辐射介质层上的第一辐射贴片组、第二辐射贴片组缩减了贴片组的面积，从而使有效辐射面积更小，形成的波束宽度更宽，同时波束在空间合成后保证了辐射增益不会下降太多；而第一寄生贴片组、第二寄生贴片组搭配侧部短路组件形成栅栏结构，可对信号的辐射角度进行限制，可以改善微带天线波束宽度。

[0012] 在本发明中，所采用的侧部短路组件为金属短路柱，其上端连接寄生贴片组，下端与辐射介质层下表面地连接。

[0013] 在本发明中，所采用的中部短路组件可采用金属短路柱，且每组中部短路组件采用三根金属短路柱并按照三角位置进行设置，金属短路柱的上端与第一辐射贴片组或第二辐射贴片组连接，下端穿过整个辐射介质层与辐射介质层下表面地连接。

[0014] 通过金属隔离柱插桩环绕设置，将耦合缝隙和微带电路进行隔离，其作用在于隔离馈电介质层中的射频信号，增加微带天线的隔离度。

[0015] 本发明所公开的微带平面天线通常安装在阵列天线边缘，考虑实际安装环境的差异往往会导致原本的辐射方向图出现畸变，导致方向图上出现凹陷区域，在微带天线辐射层增加第一寄生贴片组，通过调节寄生贴片组的大小和位置可以改善微带天线的辐射方向图的对称性。

[0016] 进一步的，在本发明中，辐射介质层的组成结构并不唯一限定，可将其构造为多种可行的结构，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：所述的辐射介质层包括从上往下紧密贴合的三层介质层，所述的第一辐射贴片组、第二辐射贴片组、第一寄生贴片组和第二寄生贴片组均设置于最上层介质层的上表面。采用如此方案时，从上往下的第一介质层和第二介质层的厚度均小于第三介质层的厚度，第三介质层用于接触配合馈电介质层并对应配合耦合缝隙和微带电路。同时第一介质层和第三介质层可选用低损耗玻纤布材料TLY‑5制成，第二介质层可采用低损耗半固化片FR‑27制成。

[0017] 进一步的，在本发明中设置的中部短路组件，其作用在于延长天线电流有效传输路径，起到降低微带天线的工作频率，减小天线尺寸的作用；中部短路组件的结构并不唯一限定，可被构造为多种形式，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：所述的中部短路组件包括旋转对称的两组中部金属短路柱，中部金属短路柱的上端与第一辐射贴片组或第二辐射贴片组连接，中部金属短路柱的下端延伸至最下层的辐射介质层，且中部金属短路柱将第一辐射贴片组与最下层的辐射介质层的下表面地连接，或将第二辐射贴片组与最下层的辐射介质层的下表面地连接。采用如此方案时，中部金属柱的数量可设置为三，且三根中部金属柱按照三角位置进行设置并置于金属隔离柱的最大包络外围。

[0018] 进一步的，馈电介质层的结构并不唯一限定，可被构造为多种形式，此处进行优化改进并举出如下一种可行的选择：所述的馈电介质层包括从上往下紧密贴合的三层介质层，所述的耦合缝隙设置于馈电介质层的最上层介质层，微带电路设置于馈电介质层的中间介质层；辐射介质层的下表面设置有内凹的空气腔以对应耦合缝隙，馈电介质层与辐射介质层配合后耦合缝隙位于空气腔内，且耦合缝隙的顶表面与空气腔内底部存有空气间隙。采用如此方案时，馈电介质层采用选用低损耗的微波线路材料搭配低损耗的热压半固化片，其中馈电介质层的第一介质层和第三介质层采用低损耗玻纤布材料TLY‑5制成，馈电介质层的第二介质层采用低损耗半固化片FR‑27。空气腔的作用在于降低天线介质基板的等效介电常数，拓展微带天线驻波宽带的同时提高微带天线辐射增益性能。

[0019] 再进一步，为了促进射频信号的耦合与传输，本发明对馈电介质层的结构进行优化改进，此处举出其中一种可行的选择：耦合缝隙的几何中心与第一辐射贴片组和第二辐射贴片组的旋转对称中心在纵向上重合。采用如此方案时，射频信号经过微带电路传输再经过耦合缝隙的耦合后至辐射介质层，耦合缝隙的外形可选择一字形，工字形，十字形，碟形等多种形式，通过调整耦合缝隙的长度和宽度可以调整得到微带天线驻波带宽的较优值。

[0020] 进一步的，在本发明中，所述的空气腔设置于辐射介质层的最下层介质层内，空气腔的深度小于该层介质层厚度的二分之一，空气腔的几何中心与耦合缝隙的几何中心重合且空气腔的尺寸大于耦合缝隙的最大外包络。采用如此方案时，一定大小和高度的空气腔能够有效降低天线介质基板的等效介电常数，拓展微带天线驻波宽带的同时提高微带天线辐射增益性能。对于空气腔的设置方式，一般采用在辐射介质层上开槽实现。

[0021] 进一步的，在本发明中，辐射贴片的设置并不唯一限定，此处进行优化并举出如下一种可行的选择：所述的第一辐射贴片组和第二辐射贴片组均包括两个辐射贴片，辐射贴片进行切角处理后成为矩形结构和/或L形结构。采用如此方案时，第一辐射贴片组和第二辐射贴片组形成了4个不同的辐射贴片，通过缩小辐射口径达到展宽天线波束的目的，同时各辐射贴片的辐射波束在空间叠加，进一步实现了辐射波束的展宽。

[0022] 上述公开的微带平面天线，通过馈电介质层上的带状馈电线路和同轴馈电点组成微带电路，带状线馈电线路整体形状呈十字形，其中较长的线路为信号传输线在同轴馈电点端与射频同轴连接器连接，较短的枝节起到阻抗匹配和频率调谐的作用。射频信号通过射频同轴结构传输至带状线传输线路中，经过带状线调谐匹配后由耦合缝隙耦合到微带天线辐射介质层上表面的金属辐射贴片上，经过辐射层上的寄生贴片和短路线路加载调整后最终完成射频能量的辐射。

[0023] 上述内容对本发明中的微带平面天线进行描述说明，本发明不仅公开了上述微带平面天线，还公开了应用上述天线的阵列，具体在下文中进行说明：

[0024] 一种微带天线阵列，包括上述内容中所述的微带平面天线，包括安装载板，所述的微带平面天线设置于安装载板上，且微带平面天线的辐射介质层和馈电介质层向外延伸形成阵列部，在阵列部设置有若干阵列天线单元，阵列天线单元的外侧由金属屏蔽柱插桩环绕，阵列部的阵列天线单元与微带平面天线均可独立完成射频信号收发；在安装载板上未设置阵列天线单元的区域还设置有若干信号反射调节件。

[0025] 进一步的，在本发明中，考虑到实际应用环境下微带平面天线往往设置在天线阵列的边缘处，因此整体的天线阵列并不为规则的对称阵列，具体的，此处进行优化并举出其中部分可行的阵列形式：所述的安装载板的结构包括三角形，阵列天线单元在所述的阵列部按照直线排列或按照L形排列，阵列天线单元在微带平面天线周边90°360°平面范围内~进行阵列。采用如此方案时，可采用直角三角形的安装载板，将微带平面天线设置在靠近安装载板的斜边处，而阵列天线单元沿微带平面天线的两直角边进行阵列布置。

[0026] 再进一步，在本发明中，通过信号反射调节件对射频信号进行反射，以保障天线阵列整体的辐射性能，采用信号反射调节件实现该目的，具体的，所述的信号反射调节件包括金属贴片。采用如此方案时，利用金属对电磁波的反射效应，可以将微带天线辐射能量反射一部分至偏离信号反射调节件的一侧，同时调整微带平面天线上第一寄生贴片的位置和尺寸可以改善微带平面天线俯仰向的方向图对称性。

[0027] 与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

[0028] 本发明公开的微带平面天线，改进了天线的结构以达到更小的体积和重量，实现了宽带、宽波束、高增益的辐射性能，微带平面天线与相控阵天线阵列一体化共形设计满足低剖面，小型化的应用需求，利用平台主要功能相控阵天线阵列的结构边缘位置安装多个微带平面天线可以实现空域全覆盖，同时不会影响平台自身相控阵天线阵列的辐射扫描性能。

附图说明

[0029] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本发明的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

[0030] 图1为微带平面天线的分解结构示意图。

[0031] 图2为微带平面天线侧视时的内部结构示意图。

[0032] 图3为天线阵列的一种结构示意图。

[0033] 图4为天线阵列的另一种结构示意图。

[0034] 图5为天线阵列反射系数仿真结果示意图。

[0035] 图6为天线阵列方向仿真结果示意图。

[0036] 上述附图中，各标记的含义为：11、第一寄生贴片；12、第二辐射贴片；13、第一辐射贴片；14、第二寄生贴片；15、侧部短路组件；16、耦合缝隙；17、金属隔离柱；18、微带电路；19、射频同轴结构；20、中部短路组件；21、空气腔；22、第一介质层；23、第二介质层；24、第三介质层；25、第四介质层；26、第五介质层；27、第六介质层；31、微带平面天线；32、金属屏蔽柱；33、阵列天线单元；34、安装载板；35、信号反射调节件。

具体实施方式

[0037] 下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。

[0038] 在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。

[0039] 实施例1

[0040] 针对现有技术中存在的不足，本实施例进行优化以提供一种改进的微带平面天线，解决现有技术存在的缺陷。

[0041] 具体的，如图1、图2所示，本实施例公开了一种微带平面天线31，包括辐射介质层和馈电介质层，馈电介质层内设置有耦合缝隙16和微带电路18，耦合缝隙16和微带电路18的外侧由若干金属隔离柱17插桩环绕，金属隔离柱17埋设于馈电介质层中；所述的辐射介质层上设置有第一辐射贴片组和第二辐射贴片组，第一辐射贴片组和第二辐射贴片组分别采用旋转对称的方式设置且旋转中心与耦合缝隙16的中心在纵向上重合；辐射介质层内设置有中部短路组件20，中部短路组件20连接辐射介质层内部的地并与第一辐射贴片组或第二辐射贴片组对应配合；辐射介质层上还设置有第一寄生贴片组和第二寄生贴片组，第二寄生贴片组包括分别设置在辐射介质层两侧的两个第二寄生贴片14，所述的第一辐射贴片组、第二辐射贴片组和微带电路18位于两个第二寄生贴片14之间，第二寄生贴片14连接侧部短路组件15。

[0042] 上述公开的微带平面天线31，通过馈电介质层和辐射介质层以及各个组件组成了天线主体，射频信号通过微带电路18传输并耦合至辐射介质层实现信号的对外发射，在馈电介质层上设置有同轴馈电点，微带电路18连接同轴馈电点并传递射频信号。其中在辐射介质层上的第一辐射贴片组、第二辐射贴片组缩减了贴片组的面积，从而使有效辐射面积更小，形成的波束宽度更宽，同时波束在空间合成后保证了辐射增益不会下降太多；而第一寄生贴片组、第二寄生贴片组搭配侧部短路组件15形成栅栏结构，可对信号的辐射角度进行限制，可以改善微带天线波束宽度。

[0043] 优选的，在本实施例中，所采用的侧部短路组件15为金属短路柱，其上端连接寄生贴片组，下端与辐射介质层下表面地连接。

[0044] 在本实施例中，所采用的中部短路组件20可采用金属短路柱，且每组中部短路组件20采用三根金属短路柱并按照三角位置进行设置，金属短路柱的上端与第一辐射贴片组或第二辐射贴片组连接，下端穿过整个辐射介质层与辐射介质层下表面地连接。

[0045] 通过金属隔离柱17插桩环绕设置，将耦合缝隙16和微带电路18进行隔离，其作用在于隔离馈电介质层中的射频信号，增加微带天线的隔离度。

[0046] 本实施例所公开的微带平面天线31通常安装在阵列天线边缘，考虑实际安装环境的差异往往会导致原本的辐射方向图出现畸变，导致方向图上出现凹陷区域，在微带天线辐射层增加第一寄生贴片组，通过调节寄生贴片组的大小和位置可以改善微带天线的辐射方向图的对称性。

[0047] 优选的，在本实施例中，第一寄生贴片组包括方形的第一寄生贴片11，第一寄生贴片11设置于辐射介质层的上表面。

[0048] 在本实施例中，辐射介质层的组成结构并不唯一限定，可将其构造为多种可行的结构，此处进行优化并采用其中一种可行的选择：所述的辐射介质层包括从上往下紧密贴合的三层介质层，分别为第一 第三介质层，所述的第一辐射贴片组、第二辐射贴片组、第一~寄生贴片组和第二寄生贴片组均设置于最上层介质层的上表面。采用如此方案时，从上往下的第一介质层22和第二介质层23的厚度均小于第三介质层24的厚度，第三介质层24用于接触配合馈电介质层并对应配合耦合缝隙16和微带电路18。同时第一介质层22和第三介质层24可选用低损耗玻纤布材料TLY‑5制成，第二介质层23可采用低损耗半固化片FR‑27制成。

[0049] 在本实施例中设置的中部短路组件20，其作用在于延长天线电流有效传输路径，起到降低微带天线的工作频率，减小天线尺寸的作用；中部短路组件20的结构并不唯一限定，可被构造为多种形式，此处进行优化并采用其中一种可行的选择：所述的中部短路组件20包括旋转对称的两组中部金属短路柱，中部金属短路柱的上端与第一辐射贴片组或第二辐射贴片组连接，中部金属短路柱的下端延伸至最下层的辐射介质层，且中部金属短路柱将第一辐射贴片组与最下层的辐射介质层的下表面地连接，或将第二辐射贴片组与最下层的辐射介质层的下表面地连接。采用如此方案时，中部金属柱的数量可设置为三，且三根中部金属柱按照三角位置进行设置并置于金属隔离柱17的最大包络外围。

[0050] 优选的，在本实施例中，中部短路组件20的数量为二，两组中部短路组件20对称设置于空气腔21包络外一组对角位置处。

[0051] 本实施例中，馈电介质层的结构并不唯一限定，可被构造为多种形式，此处进行优化改进并采用如下一种可行的选择：所述的馈电介质层包括从上往下紧密贴合的三层介质层，分别为第四 第六介质层，所述的耦合缝隙16和微带电路18设置于馈电介质层的最上层~介质层；微带电路18设置于馈电介质层的中间介质层；辐射介质层的下表面设置有内凹的空气腔21以对应耦合缝隙16，馈电介质层与辐射介质层配合后耦合缝隙16位于空气腔21内，且耦合缝隙16的顶表面与空气腔21内底部存有空气间隙。采用如此方案时，馈电介质层采用选用低损耗的微波线路材料搭配低损耗的热压半固化片，其中馈电介质层的第四介质层25和第六介质层27采用低损耗玻纤布材料TLY‑5制成，馈电介质层的第五介质层26采用低损耗半固化片FR‑27。空气腔21的作用在于降低天线介质基板的等效介电常数，拓展微带天线驻波宽带的同时提高微带天线辐射增益性能。

[0052] 优选的，本实施例所采用的金属隔离柱17的直径为0.3mm，金属隔离柱17贯穿馈电介质层的第一介质层22、第二介质层23和第三介质层24。同时，空气腔21位于辐射介质层的最下一层介质层内，当辐射介质层与馈电介质层配合后，空气腔21与耦合缝隙16和微带电路18对应配合。

[0053] 为了促进射频信号的耦合与传输，本实施例对馈电介质层的结构进行优化改进，此处采用其中一种可行的选择：耦合缝隙16的几何中心与辐射贴片旋转中心在纵向上重合。采用如此方案时，射频信号经过耦合缝隙16的耦合后再经过微带电路18传输至辐射介质层，耦合缝隙16设计为工字形，工字形两端对称的缝隙长宽比为4.2，工字形中间的缝隙长宽比为10，通过调整耦合缝隙16的长度和宽度可以调整得到微带天线驻波带宽的较优值。

[0054] 在本实施例中，由于空气腔21设置于辐射介质层的最下层介质层内，需要对空气腔21的结构进行限定，具体的，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：空气腔21的深度小于该层介质层厚度的二分之一，空气腔21的几何中心与耦合缝隙16的几何中心重合且空气腔21的尺寸大于耦合缝隙16的最大外包络，具体超过耦合缝隙16最大外包络0.5mm。采用如此方案时，一定大小和高度的空气腔21能够有效降低天线介质基板的等效介电常数，拓展微带天线驻波宽带的同时提高微带天线辐射增益性能。对于空气腔21的设置方式，一般采用在辐射介质层上开槽实现。

[0055] 在本实施例中，辐射贴片的设置并不唯一限定，此处进行优化并采用如下一种可行的选择：所述的第一辐射贴片组和第二辐射贴片组均包括两个辐射贴片，辐射贴片进行切角处理后成为矩形结构和/或L形结构，本实施例中第一辐射贴片组的两个辐射贴片为L形结构，第二辐射贴片组的两个辐射贴片为矩形结构。采用如此方案时，第一辐射贴片组和第二辐射贴片组形成了4个不同的辐射贴片，通过缩小辐射口径达到展宽天线波束的目的，同时各辐射贴片的辐射波束在空间叠加，进一步实现了辐射波束的展宽。

[0056] 优选的，在本实施例中，第一辐射贴片组包括两个第一辐射贴片13，第二辐射贴片组包括两个第二辐射贴片12，按照如图1、图2的方式进行布设。

[0057] 上述公开的微带平面天线31，通过馈电介质层上的带状馈电线路和同轴馈电点组成微带电路18，带状线馈电线路整体形状呈十字形，其中较长的线路为信号传输线在同轴馈电点端与射频同轴连接器连接，较短的枝节起到阻抗匹配和频率调谐的作用。射频信号通过射频同轴结构19传输至带状线传输线路中，经过带状线调谐匹配后由耦合缝隙16耦合到微带天线辐射介质层上表面的金属辐射贴片上，经过辐射层上的寄生贴片和短路线路加载调整后最终完成射频能量的辐射。

[0058] 实施例2

[0059] 上述实施例的内容对本实施例中的微带平面天线进行描述说明，本实施例不仅公开了上述微带平面天线，还公开了应用上述天线的阵列，具体在下文中进行说明：

[0060] 如图3、图4所示，一种微带天线阵列，包括上述内容中所述的微带平面天线31，包括安装载板34，所述的微带平面天线31设置于安装载板34上，且微带平面天线31的辐射介质层和馈电介质层向外延伸形成阵列部，在阵列部设置有若干阵列天线单元33，阵列天线单元33的外侧由金属屏蔽柱32插桩环绕，阵列部的阵列天线单元33与微带平面天线均有射频同轴结构19，可独立收发射频信号；在安装载板34上未设置阵列天线单元33的区域还设置有若干信号反射调节件35，阵列天线单元33在微带平面天线31周围90°360°平面范围内~进行阵列。

[0061] 通过金属隔离柱17插桩环绕，可以增加阵列天线单元33间的隔离度，也可以提高微带天线阵列与微带平面天线31之间的隔离度，降低两者工作时相互之间的电磁辐射干扰。

[0062] 在本实施例中，考虑到实际应用环境下微带平面天线31往往设置在天线阵列的边缘处，因此整体的天线阵列并不为规则的对称阵列，具体的，此处进行优化并采用其中部分可行的阵列形式：所述的安装载板34的结构包括三角形，阵列天线单元33在所述的阵列部按照直线排列或按照L形排列。采用如此方案时，可采用直角三角形的安装载板34，将微带平面天线31设置在靠近安装载板34的斜边处，而阵列天线单元33沿微带平面天线31的两直角边进行阵列布置。

[0063] 在本实施例中，通过信号反射调节件35对射频信号进行反射，以保障微带平面天线31的辐射性能，采用信号反射调节件35实现该目的，具体的，所述的信号反射调节件35包括金属贴片。采用如此方案时，利用金属对电磁波的反射效应，可以将微带天线辐射能量反射一部分至偏离信号反射调节件35的一侧，同时调整微带平面天线31上第一寄生贴片11的位置和尺寸可以改善微带平面天线31俯仰向的方向图对称性。

[0064] 本实施例所提出的微带平面天线31阵列反射系数仿真结果如图5所示，微带平面天线31的相对驻波带宽为16%，具备了相当好的宽带特性。

[0065] 本实施例所提出的微带平面天线31阵列方向图仿真结果如图6所示，微带平面天线31在实际的安装环境下方向图出现了畸变和不对称的情况，通过第一寄生贴片11和信号反射调节件35的调节和优化作用，微带平面天线31增益超过2.5dBi以上的波束覆盖＞110°×110°，体现了微带平面天线31宽波束和高增益的性能优势。

[0066] 以上即为本实施例列举的实施方式，但本实施例不局限于上述可选的实施方式，本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在本实施例的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本实施例的保护范围的限制，本实施例的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。