[實用新型]二維電掃描透鏡天線

無效

• 申請號: 201020022513.X
• 申請日: 2010-01-13
• 公開（公告）號: CN201584497U
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 王宗新;尤立志
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q3/46
• 分類號: H01Q3/46
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 黃雪蘭

一、技術領域：

本實用新型涉及一種用于掃描雷達的二維電掃描透鏡天線。

二、背景技術

在雷達系統中，天線波束的掃描方式可分為機械掃描和電子掃描兩種，與機械掃描天線相比，電子掃描速度塊，并可以通過計算機控制實現波束捷變。最常見的電子掃描天線形式是相控陣天線，它由許多輻射單元組成，并且每個輻射單元連接一個移相器，所有輻射單元接收到的信號經過波束合成后形成一個接收波束，獲得對空間某一方向的探測，通過控制移相器的相移量可以改變接收波束的指向，實現對空間的二維電控掃描。大量移相器的使用，使得相控陣有一個明顯的缺點，即極其復雜的饋電網絡以及因此而來的高昂制造費用，這一直都是困擾相控陣天線設計師的棘手問題。利用鐵電體材料制成介質板(Ferroelectric?Slab-FES)并夾在兩塊導體平板(Conductor?Slab-CS)之間構成一種“三明治”結構，然后組成陣列也可以用于組成電子掃描天線，見圖1，(為了簡明起見，圖中給出的單元數較少)，這種天線可以稱為鐵電體透鏡天線(FerroelectricLens-FEL)，該天線的掃描原理是：通過計算機控制(Computer?Controlled-CC)的電壓控制器(Voltage?Controller-VC)在不同陣列的單元導體板上加一定規律的電壓來控制鐵電體材料的介電常數，當電磁波通過這些鐵電體板時，不同介電常數的介質對電磁波產生不同的相移，當各個相移量構成一個線性梯度時，就產生指向某個方向的波束，從而實現掃描。一塊鐵電體透鏡只能實現一個平面的掃描，即一維掃描，要實現二維掃描，就需要兩片平行放置的鐵電體透鏡，并且“三明治”結構的縱向方向互相垂直，如圖2所示，鐵電體透鏡的波束掃描控制較相控陣天線要簡單，兩片各含N個單元的鐵電體透鏡構成的掃描天線，需要2N路電壓控制輸出。為了使電磁波的極化方向垂直于單元的導體平板，以到降低反射的目的，兩片鐵電體透鏡之間需要加一個極化旋轉器(Polarization?Rotator-PR)，并且鐵電體透鏡和極化旋轉器通常需要留有空隙，降低了結構的牢固性和緊湊性。

三、實用新型內容：

本實用新型提出一種結構牢固且緊湊的用于掃描雷達的二維電掃描透鏡天線。

本實用新型采用如下技術方案：

一種二維電掃描透鏡天線，包括：鐵電體透鏡天線和一維線陣饋源，鐵電體透鏡天線包括導體平板，在相鄰的導體平板之間夾有鐵電體介質板，在鐵電體透鏡天線上設有二元衍射透鏡，且二元衍射透鏡位于一維線陣饋源與鐵電體透鏡天線之間，在一維線陣饋源上連接有N路通道選擇開關，一維線陣饋源發射或接收的電磁波的極化方向與所述導體平板的長邊方向垂直。

與現有技術相比，本實用新型有如下優點：

本實用新型包含一個N×1線陣饋源，一個二元衍射透鏡(Binary?DiffractiveLens-BDL)和一個FEL。這種天線通過一個N路通道選擇開關和N路電壓控制系統來實現二維電掃描，掃描控制部分比起兩片FEL組成的掃描系統要簡單，當然比起N×N單元的相控陣天線饋電網絡更簡單。BDL具有普通曲面透鏡天線的輻射性能，并且由于它是一種平面結構，既有效地降低了天線的重量和剖面，又可以與平面結構的FEL無縫連接，有利于獲得結實、緊湊的結構。

四、附圖說明

圖1是FEL的原理示意圖。

圖2是由兩片FEL構成的現有的二維電掃描天線結構示意圖。

圖3是本實用新型的天線系統架構圖，其中，XYZ是坐標系。

圖4是本實用新型的二元衍射透鏡(BDL)剖面圖。

圖5是本實用新型緊貼BDL的鐵電體透鏡(FEL)結構示意圖。

五、具體實施方式

一種二維電掃描透鏡天線，包括：鐵電體透鏡天線1和一維線陣饋源3，鐵電體透鏡天線1包括導體平板11，在相鄰的導體平板11之間夾有鐵電體介質板12，在鐵電體透鏡天線1上設有二元衍射透鏡2，且二元衍射透鏡2位于一維線陣饋源3與鐵電體透鏡天線1之間，在一維線陣饋源3上連接有N路通道選擇開關4，一維線陣饋源3發射或接收的電磁波的極化方向與所述導體平板11的長邊方向垂直，在圖3中，導體平板11的長邊方向與坐標系XYZ中的Y同向。