[發(fā)明專利]一種用于陣列天線監(jiān)測的天線及其應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611097375.X
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106785362A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 嚴(yán)繼軍;張寧;崔俊文;周凱;李欣
• 申請（專利權(quán)）人: 上海無線電設(shè)備研究所
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/38;H01Q1/50
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙)31249
• 代理人: 潘朱慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)、通信、測控及遙感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于陣列天線監(jiān)測的天線及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

陣列天線在投入運(yùn)行之后，在每次開機(jī)過程中，要對各天線單元之間的幅相誤差進(jìn)行監(jiān)測，以便在不停機(jī)工作狀態(tài)下監(jiān)測出失效的微波器件并及時維修更換，使得大量天線單元的陣天線保證得到高的工作可靠度。陣列天線監(jiān)測中，按照陣列單元采樣或測試信號注入路徑的不同，分為內(nèi)監(jiān)測和外監(jiān)測兩種。其中，陣列天線陣面外監(jiān)測通道是一種基于單元互耦理論用于相控陣天線外部監(jiān)測的信道。在天線陣面的合適位置，安置一定數(shù)量的監(jiān)測天線單元，該監(jiān)測天線單元輻射的電磁波會耦合到鄰近的陣面單元，依次選通陣面單元測得接收信號的幅相值，通過比較就可以判斷接收通道的幅相誤差。

中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所在專利“具有內(nèi)校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的有源相控陣天線”(公開號：CN105390814A)中提出了一種具有內(nèi)校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的有源相控陣天線，這種天線將每個天線陣元通道的幅相信息，通過封閉于多層帶狀線印制板內(nèi)的一體化熱壓合成型內(nèi)校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)耦合提取出來，送入信號終端校準(zhǔn)。內(nèi)校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)為帶狀線耦合器從陣面射頻前端的饋電傳輸線耦合出各通道的能量，通過多個可以調(diào)諧的T型結(jié)進(jìn)行功率合成為一個總的收發(fā)校準(zhǔn)信號，該收發(fā)校準(zhǔn)信號在經(jīng)由信號處理模塊對天線各通道進(jìn)行幅度和相位的補(bǔ)償。這種方法具有硬件設(shè)備需求量少，校準(zhǔn)精度高，受外部環(huán)境影響小的優(yōu)點；但是此專利用于校準(zhǔn)的監(jiān)測天線和陣面輻射單元天線形式相同，對各天線通道耦合能量不是很均勻，會給后續(xù)的信號處理帶來一定的麻煩。中國船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所在專利“一種用于數(shù)字相控陣列天線的內(nèi)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)模塊”(公開號：CN104934725A)中提出了一種內(nèi)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)模塊，這種網(wǎng)絡(luò)由上下兩層帶狀線以及耦合孔組成；通過在天線公共地上開雙耦合孔，縮短了天線主路的饋電路徑長度，從而減小了能量損耗。但此種內(nèi)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)無法監(jiān)測天線單元以及互耦，所監(jiān)測到的幅相數(shù)據(jù)和實際數(shù)據(jù)有一定差別；且這種內(nèi)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)不能監(jiān)測天線的安裝誤差，以及陣元方向圖的幅相不一致性。西安電子工程研究所在專利“一種相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射通道遠(yuǎn)場校準(zhǔn)方法及系統(tǒng)”(公開號：CN104360328A)中提出了一種相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射通道遠(yuǎn)場校準(zhǔn)方法，在遠(yuǎn)場設(shè)置兩個極化相互垂直的天線，在天線陣面上安裝一個極化與陣面垂直的輔助天線，接收遠(yuǎn)場天線的信號，在雷達(dá)信號處理機(jī)中對信號進(jìn)行處理；這種方法相對傳統(tǒng)方法省去了在遠(yuǎn)端架設(shè)頻譜儀，示波器等信號測量設(shè)備，以及省去了在遠(yuǎn)端傳送參考時鐘；雖然此專利在天線陣列相位校準(zhǔn)方面具有優(yōu)勢，但是并未提及對天線陣列幅度校準(zhǔn)的方法。2012年8月《微波學(xué)報》公開的文獻(xiàn)《基于近場測試的相控陣天線自動化校準(zhǔn)與陣面檢測方法》針對小型化相控陣平臺，通過硬連接將相控陣天線的波控系統(tǒng)與測試設(shè)備相結(jié)合，提出了一種簡便的自動化近場逐點校準(zhǔn)方法和外監(jiān)測方法；這種方法具有速度快，校準(zhǔn)精度高，對設(shè)備要求少的優(yōu)點，但是對于大型相控陣二維相掃的情況，校準(zhǔn)與監(jiān)測效果將會惡化。2008年南京理工大學(xué)公開的碩士學(xué)位論文《相控陣天線監(jiān)測技術(shù)研究》中詳細(xì)的介紹了應(yīng)用于相控陣?yán)走_(dá)的內(nèi)外監(jiān)測技術(shù)，并提出了一種實用相控陣內(nèi)外監(jiān)測技術(shù)的實現(xiàn)，在外監(jiān)測方案的實現(xiàn)中，為了保證耦合到各通道能量均一性，用了4個單元天線作為監(jiān)測天線，雖然耦合能量均一性好，但是多個監(jiān)測天線的使用對陣面輻射特性影響更大，也增大了系統(tǒng)復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于陣列天線監(jiān)測的天線及其應(yīng)用，其是一種軸向?qū)挷ㄋ偬炀€，置于陣列天線的中心位置，在天線陣面的平面具有水平全向的輻射方向圖，此種天線本身結(jié)構(gòu)簡單，體積小，造價低廉，可靠性高；本天線應(yīng)用于相控陣?yán)走_(dá)監(jiān)測時，對各天線通道的能量耦合有著很好的均一性，使得監(jiān)測天線單元輻射的電磁波會耦合到鄰近的陣列單元的幅度和相位均勻，利于天線監(jiān)測功能的實現(xiàn)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種用于陣列天線監(jiān)測的天線，該天線為一軸向?qū)挷ㄊ炀€，其包含：

單極子輻射體，為金屬柱體；

輻射體保護(hù)介質(zhì)套，包裹在單極子輻射體外，與單極子輻射體等長；

介質(zhì)支撐柱體，支撐單極子輻射體，用于增強(qiáng)天線整體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，保證單極子輻射體不變形；

同軸饋電裝置，其頂部伸出一內(nèi)導(dǎo)體，內(nèi)導(dǎo)體外套設(shè)所述的介質(zhì)支撐柱體組成阻抗過渡段，單極子輻射體直徑與該內(nèi)導(dǎo)體直徑相同；

固定基座，用于固定天線整體，同軸饋電裝置和介質(zhì)支撐柱體的連接體由該固定基座底部插入并鑲嵌在固定基座中，同軸饋電裝置起到電路中地的作用。

上述的用于陣列天線監(jiān)測的天線，其中：