[發(fā)明專利]L/S/X三波段雙極化平面天線陣

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010275940.3
• 申請日: 2010-09-08
• 公開（公告）號: CN101982900A
• 公開（公告）日: 2011-03-02
• 發(fā)明（設計）人: 鐘順時;孫竹;孔令兵
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q13/08;H01Q21/24;H01Q21/30
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發(fā)明涉及一種L/S/X三波段雙極化平面天線陣，在三個波段上均具有寬帶、高隔離度和低交叉極化的特點。它可用作星載合成口徑雷達(SAR：Synthetic?Aperture?Radar)的天線，其技術可應用于相控陣雷達及無線通信系統(tǒng)。

背景技術

微波合成孔徑雷達不但能用來獲取大地域的地面圖像，而且具有對植被和地面的穿透能力，現(xiàn)已廣泛應用于資源勘探、重大災情估計、大地測繪等領域，在軍事上更具有獨到的優(yōu)勢。而SAR天線是決定合成口徑雷達性能的關鍵子系統(tǒng)之一，天線的好壞直接影響了系統(tǒng)的靈敏度、距離和方位分辨率、成像模糊度及測繪帶寬等性能。

目前SAR天線的一個重要趨勢是共口徑、多波段、多極化、寬頻帶。多極化可以提高信息量，多波段工作對不同的反射體提供良好的掃描分辨率、穿透性和反射數(shù)據(jù)，利用兩個或多個波段共用一個天線陣面，可以充分發(fā)揮在各個不同波段同時進行雷達測量所具有的特點；共用口徑的實現(xiàn)不但減小了重量和體積，還可以共享天線陣后面的許多雷達分系統(tǒng)，提高星載系統(tǒng)的有效載荷、能源的效率。

國際上已開展了對其實現(xiàn)技術的廣泛研究，如：加拿大Manitoba大學與MTC公司及CSA公司合作開展L/C雙波段雙極化共口徑微帶天線陣的研究，美國馬薩諸塞州大學在JPL資助下開展的L/C和L/X兩種雙波段雙極化共口徑微帶天線陣的研究等，對不同的雙波段融合方式進行了探討，如：開孔貼片、十字形貼片、交織排列等(R.Pokuls，J.Uher?and?D.M.Pozer，Dual-frequency?and?dual-polarization?microstrip?antennas?for?SAR?applications，IEEE?Transactions?on?Antennas?and?Propagation，vo1.46，Sep.1998，pp.1289-1296)。我課題組亦在該方向做了許多工作，已制成了實用的多層結構單波段雙極化SAR微帶天線陣樣機(Xian-Ling?Liang，Shun-Shi?Zhong?and?Wei?Wang，Dual-Polarized?corner-fed?patch?antenna?array?with?high?isolation，Microwave?and?Optical?Technology?Letters，2005，47(6)：520-522)。2006年我們又制成了一種共口徑S/X雙波段雙極化SAR微帶天線陣實驗天線(貼片/振子交織排列)(X.Qu，S.-S.Zhong?and?Y.-M.Zhang，Dual-band?Dual-Polarised?microstrip?antenna?array?for?SAR?application，Electronic?Letters，2006，42(24)：1376-1377)，為國內首副同類型天線陣。并于2008年對雙波段雙極化天線陣的設計技術進行了綜述(鐘順時，合成孔徑雷達的雙波段雙極化共孔徑天線陣技術，現(xiàn)代雷達，2009，31(11)：1-5)。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種L/S/X三波段雙極化平面天線陣，其周期性延拓即可獲得用于星載SAR的整個天線面板。該天線陣應在三個頻段的二主面上均具有±25°的相掃能力、且具有寬頻帶、高極化隔離度和低交叉極化的特點。

為達到上述目的，本發(fā)明的思路是：由本課題組已有的設計共口徑雙波段雙極化天線子陣的經驗，共口徑雙波段天線陣波段間干擾嚴重且陣面非常擁擠，饋網布置困難，很難也沒有必要用類似的方法將三個波段融合進同一個子陣的口徑面內。

從整個SAR系統(tǒng)的角度考慮，一般希望在方位角方向不同波段獲得的波束寬度大致相等(以獲得相近的成像掃描帶寬度)，意味著其方位向口徑面長度應正比于該波段波長。因此，即便是研究出三波段雙極化天線子陣，在系統(tǒng)級組陣時，因為L，S波段口徑面較大，會產生如圖1所示的非均勻口徑面分布。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，陣中部分3個波段輻射單元、饋網集中、擁擠，并且L/S/X三波段子陣必須與L/S雙波段子陣緊挨著(因為存在S波段的柵瓣問題)，嚴重影響段間隔離度指標。

本設計采用了另一種綜合方案，如圖2所示。天線陣由兩側的L/S雙波段雙極化子陣、L/X雙波段雙極化子陣和當中部分為L波段子陣拼接而成，其方位向口徑面分別為：L波段0.72×2+0.36+1.08＝2.88m，S波段1.08m，X波段0.36m，符合8∶3∶1的比例。由于全陣的最大口徑面長度取決于L波段口徑面長度，圖2中全陣尺寸與圖1中相比并沒有變大。