[發明專利]L波段寬帶高功率圓極化陣列天線

在審

• 申請號: 201410686107.6
• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號: CN104466431A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 崔衛東;鐘華
• 申請（專利權）人: 陜西黃河集團有限公司
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q1/36
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術領域

本發明屬于無線電范疇中的相控陣天線技術領域，涉及一種寬帶圓極化天線陣。

背景技術

在通信、雷達等領域中，圓極化天線有著廣泛的應用。在射頻識別中越來越多的閱讀器天線采用圓極化天線，以保證對物品的有效識別。機載天線都是線極化天線，制導雷達采用圓極化天線，可使飛機在有效距離內任意姿態都可以接收到控制信息。目前，隨著技術的發展，在雷達制導方面，通信距離越來越遠，這就要求圓極化天線能夠承受較大的功率，同時要滿足快速捕獲跟蹤和抗干擾要求，就必須采用相控陣天線，并且，該天線還應具備較寬的帶寬。

授權公告號CN?201238079Y的圓極化陣列天線主要用于射頻識別領域，用一種連續旋轉的饋電方式實現了含有4個單元的圓極化陣列天線，具有體積小、結構簡單、成本低的特點。但是該天線是微帶天線形式，不能承受高功率；同時，天線帶寬較窄，不能滿足制導雷達的需要。

授權公告號CN?201904433U的圓極化陣列天線工作在Ka頻段，采用十字交叉振子作為輻射單元，是具有寬角掃描能力的相控陣天線。但是，該天線單元帶寬較窄，限制了他的應用。雖然每個單元的軸比特性較好，組陣后，其軸比特性明顯下降。

公開號CN?1674357A的一種具有高增益低旁瓣特性的圓極化陣列天線，輻射單元采用微帶貼片天線，并將貼片至于喇叭形天線中以提高增益。4個貼片單元組成一個陣列天線，利用貼片的不同配置來接收圓極化波。每組天線利用結構配置的不同而得到不同的波束方向，不能任意改變。這樣的天線形式不能用于相控陣天線。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種L波段、寬頻帶、寬角掃描圓極化陣列天線，在3dB波束寬度內具有良好的軸比特性，并且利用介質加載減小了螺旋天線的高度。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：包括多個螺旋天線、陣列支撐板和發射組件。

所述的螺旋天線包括金屬螺旋線、介質圓柱、同軸接頭和反射板，介質圓柱垂直固接在反射板一側，金屬螺旋線纏繞在介質圓柱側壁上，同軸接頭固接在反射板另一側，同軸接頭的內導體與金屬螺旋線相連；所述的螺旋天線固定在陣列支撐板一側，與陣列支撐板另一側的發射組件一一對應連接；相鄰螺旋天線依次旋轉放置，發射組件的移相器對每個單元進行相位補償。

所述的介質圓柱為中空的聚四氟乙烯圓柱。

所述的螺旋天線每5個分成一組，每組中相鄰螺旋天線的金屬螺旋線起點繞各自中心依次旋轉0°、72°、144°、216°、288°。

所述的螺旋天線與發射組件之間用盲插式同軸接頭連接。

所述的反射板將螺旋天線發射的大功率電磁波與發射組件完全隔離。

本發明的有益效果是：在L波段實現了大功率有源相控陣天線，采用介質加載，使天線單元的尺寸減小，降低了整個陣列天線的縱向尺寸，利用天線單元旋轉技術，得到了具有優良軸比特性的圓極化天線。組成的相控陣天線具有大功率，寬掃描范圍和低軸比的優良特性。

附圖說明

圖1是圓極化陣列天線示意圖；

圖2是螺旋天線示意圖；

圖3是螺旋天線單元旋轉方式示意圖；

圖4是螺旋天線單元駐波特性圖；

圖5是陣列軸比方向圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明，本發明包括但不僅限于下述實施例。

本發明提出了一種以介質加載的螺旋天線作為輻射單元，并在陣列中連續旋轉放置的圓極化陣列天線，實現了在L波段具有低軸比特性并且可輻射高功率的寬帶圓極化天線陣。

本發明利用介質加載的螺旋天線作為輻射單元，每個單元在陣面中依次旋轉放置，包含移相器的發射組件對每個單元進行相位補償，得到的圓極化陣列具有良好的軸比特性。螺旋天線由金屬螺旋線4、介質圓柱5，同軸接頭6，反射板7構成，用螺釘固定在天線陣列支撐板2上，發射組件與螺旋天線連接，并固定在支撐板另一側。

螺旋天線通過同軸接頭饋電，同軸接頭的內導體與螺旋線相連。螺旋的直徑和高度都與電磁場的波長成正比，所以，利用介質加載，減小波長，也就減小了螺旋天線的直徑和高度。本方案中，將螺旋線纏繞在聚四氟乙烯圓柱上，同時將圓柱中心部分去掉，螺旋天線的高度比普通螺旋天線降低了，介質圓柱也起到了固定支撐金屬螺旋線的作用，使螺旋不會變形，易于安裝。直徑較小的螺旋天線組陣，比普通圓極化天線，其單元間距可以更小，應用于相控陣天線，可以獲得較寬的掃描范圍。同時，該螺旋天線具有較寬的頻帶范圍。