[發(fā)明專利]一種異性化設(shè)計的Vivaldi輻射陣列結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410670732.1
• 申請日: 2014-11-20
• 公開（公告）號: CN105680155B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈靜;尤立志;劉云
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團公司雷華電子技術(shù)研究所
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q21/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微波天線技術(shù)，涉及對輻射器陣列的改進設(shè)計

背景技術(shù)

Vivaldi天線陣列單元與單元之間存在較強的耦合，對于天線陣列的設(shè)計和分析非常復(fù) 雜。對于設(shè)計者而言，逐個單元的陣列設(shè)計方法由于計算量的限制僅局限于小規(guī)模陣列設(shè)計， 在電大天線陣列設(shè)計通常要么忽視單元間的互耦影響，要么將天線陣列近似為無限陣列。當(dāng) 陣列尺寸比較大時，將其近似為無限陣列進行天線設(shè)計的方法非常有效，考慮了陣列單元間 的互耦作用，能較好的逼近真實陣列的特性。

相較而言，目前常用的考慮互耦效應(yīng)的無限大陣列設(shè)計方法可以快速有效地設(shè)計大規(guī)模 陣列的中心單元和近似其電磁性能，缺點是不考慮實際設(shè)計中涉及的邊緣效應(yīng)影響，陣中輻 射單元、邊緣輻射單元與其他輻射單元結(jié)構(gòu)設(shè)計一致，導(dǎo)致非電大尺寸陣列中的邊緣單元及 次邊緣單元有源反射系數(shù)嚴(yán)重惡化，陣列副瓣電平抬高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種異性化設(shè)計的Vivaldi輻射陣列結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括由陣列邊緣 到中心位置的邊緣單元、次邊緣單元、陣中單元，邊緣單元、次邊緣單元和陣中單元分別采 用不同的輻射結(jié)構(gòu)。

進一步的，次邊緣單元的確定方法：

根據(jù)設(shè)計指標(biāo)采用無限陣近似方法設(shè)計的輻射器陣列結(jié)構(gòu)；

對輻射器陣列結(jié)構(gòu)采用進行仿真；

提取輻射器陣列結(jié)構(gòu)各單元仿真得到的有源反射系數(shù)；

根據(jù)有源反射系數(shù)的結(jié)果，如果結(jié)果超出設(shè)計指標(biāo)，該單元為次邊緣單元或邊緣單元；

根據(jù)位置排除邊緣單元，得到次邊緣單元。

考慮實際設(shè)計中涉及的邊緣效應(yīng)影響，陣中輻射單元、邊緣輻射單元與其他輻射單元結(jié) 構(gòu)設(shè)計進行區(qū)分，使得非電大尺寸陣列中的邊緣單元及次邊緣單元有源反射系數(shù)得到優(yōu)化， 降低陣列副瓣電平。

進一步的，邊緣單元、次邊緣單元和陣中單元采用不同的輻射結(jié)構(gòu)具體為采用不同的輻 射開槽結(jié)構(gòu)。根據(jù)陣列環(huán)境中不同輻射單元物理位置有針對性設(shè)計的邊緣單元輻射開槽結(jié)構(gòu)、 次邊緣單元輻射開槽結(jié)構(gòu)、陣中單元輻射開槽結(jié)構(gòu)。

異性化設(shè)計的Vivaldi輻射器陣列結(jié)構(gòu)包括若干異性化設(shè)計的輻射開槽結(jié)構(gòu)、若干相同 的饋電結(jié)構(gòu)、若干相同的耦合結(jié)構(gòu)與匹配結(jié)構(gòu)共同組成，電磁波能量由饋電結(jié)構(gòu)傳播，經(jīng)耦 合結(jié)構(gòu)耦合至逐漸變寬的輻射開槽結(jié)構(gòu)底端，大部分直接通過逐漸變寬的開槽結(jié)構(gòu)輻射到自 由空間，另一部分傳播至匹配結(jié)構(gòu)后反射，最終也通過槽線結(jié)構(gòu)將電磁波輻射出去。

由于采用無限陣近似與邊緣效應(yīng)相結(jié)合的有限大陣列設(shè)計技術(shù)，既考慮了單元與單元間 復(fù)雜的互耦效應(yīng)，又考慮了陣列的邊緣效應(yīng)影響，根據(jù)輻射單元在陣列中所處的物理位置不 同，有針對性地對輻射陣列進行異性化設(shè)計，從而對陣列天線非中心單元進行有效的互耦補 償，因此可以較大程度上改善忽略邊緣效應(yīng)的無限陣近似方法設(shè)計的天線陣列輻射性能。

附圖說明

圖1是無限陣近似方法設(shè)計的輻射器陣列結(jié)構(gòu)；

圖2是異性化設(shè)計的輻射器陣列結(jié)構(gòu)；

圖3是異性化設(shè)計的輻射器陣列結(jié)構(gòu)局部放大圖；

圖4是異性化設(shè)計的輻射器陣列結(jié)構(gòu)仿真結(jié)果。

具體實施方式

一種異性化設(shè)計的Vivaldi輻射器陣列結(jié)構(gòu)，包括由陣列邊緣到中心位置的邊緣單元、 次邊緣單元、陣中單元，邊緣單元A、次邊緣單元B和陣中單元C分別采用不同的輻射結(jié)構(gòu)。

邊緣單元A設(shè)置邊緣單元輻射開槽結(jié)構(gòu)1。次邊緣單元B設(shè)置次邊緣單元輻射開槽結(jié)構(gòu)5。 陣中單元C設(shè)置陣中單元輻射開槽結(jié)構(gòu)6。為保證各輻射單元相位一致性采用若干相同的饋 電結(jié)構(gòu)3、若干相同的耦合結(jié)構(gòu)2與匹配結(jié)構(gòu)4，電磁波能量由饋電結(jié)構(gòu)3傳播，經(jīng)耦合結(jié)構(gòu) 2耦合至逐漸變寬的輻射開槽結(jié)構(gòu)1底端，大部分分別通過逐漸變寬的邊緣單元輻射開槽結(jié) 構(gòu)1、次邊緣單元輻射開槽結(jié)構(gòu)5、陣中單元輻射開槽結(jié)構(gòu)6輻射到自由空間，另一部分傳播 至匹配結(jié)構(gòu)4后反射，最終也通過輻射開槽結(jié)構(gòu)將電磁波輻射出去。