[發明專利]固定多波束螺旋天線立體陣

在審

• 申請號: 201710037929.5
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106785437A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 張健軍;莊園;吳小丹;劉偉亮;魏文超;胡浩;黃奕;雙小川;張開創
• 申請（專利權）人: 上海航天測控通信研究所
• 主分類號: H01Q1/52
• 分類號: H01Q1/52;H01Q1/12;H01Q3/00;H01Q1/38;H01Q21/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 胡晶

技術領域

本發明涉及一種螺旋天線陣列，特別涉及一種具有收攏及展開功能的固定多波束螺旋天線立體陣。

背景技術

螺旋天線是一種在宇航領域得到廣泛應用的天線，與陣列天線中常用的微帶天線相比，多圈的軸向模單線螺旋天線在方向圖帶寬、圓極化度、方向圖對稱性和方向性上都明顯占優。因此，以單線螺旋天線為陣元可以在保持陣列天線增益不變的情況下大大減少小型天線陣的陣元數量。為了提高增益，單線螺旋天線通常圈數較多，因而高度較高，采用壓緊-釋放裝置可以大大降低天線在非工作狀態下的高度，尤其適合低頻時的大尺寸應用。

在要求陣列天線以固定波束實現大視角覆蓋的應用中，如果按照平面天線陣設計，掃描至大角度時增益下降很快，為提高增益，則需要增加陣元數量，進而會導致陣列波束變窄。在這種情況下則需要更多數量的波位才能覆蓋所要求視角范圍，從而導致饋電網絡數量的幾何級增長。若將天線陣設計為立體結構，通過改變陣面的物理指向，使天線陣在無掃描角或小掃描角下工作，則可以避免陣元數量的過多增加、降低饋電網絡的規模。

一副單線螺旋天線可在至少10％的帶寬內達到不低于10dB的增益，對于要求在較大覆蓋范圍內(比如±65°)實現增益覆蓋在8dB以上的固定多波束天線的需求，采用單線螺旋天線為陣元的立體結構天線陣方案就非常的合適。根據具體的增益覆蓋要求進行立體陣列的結構設計，使每副天線指向不同的方位，通過在結構上排布一系列指向不同的天線來實現最終的波束覆蓋要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有收攏及展開功能的固定多波束螺旋天線立體陣，以解決現有的平面螺旋天線陣所存在的掃描至大角度時增益下降很快，而增加陣元數量導致陣列波束變窄的問題。

本發明的第二目的在于提供一種具有收攏及展開功能的固定多波束螺旋天線立體陣，以實現具有寬視場覆蓋的固定多波束天線的設置滿足天線的功能需求，并引入天線收攏展開功能，以便實現對天線的尺寸包絡、重量等進行有效控制。

為實現上述目的，本發明提供了一種固定多波束螺旋天線立體陣，包括螺旋天線單元及錐臺結構，所述錐臺結構包括一頂面及若干個側面，所述側面的上端與所述頂面的邊緣相連接，所述側面的側邊與相鄰的側面的側邊相連接，所述頂面及側面上分別設有所述螺旋天線單元，所述螺旋天線單元包括螺旋天線及柔性支撐絲，各螺旋天線單元的螺旋天線的底部分別安裝在所述頂面及側面上，多個并聯設置的所述柔性支撐絲均布在所述螺旋天線周圍，且所述柔性支撐絲沿所述螺旋天線的軸向設置以支撐所述螺旋天線。

較佳地，所述頂面為正多邊形，所述側面為等腰梯形，所述側面的上端與所述頂面的邊緣相連接，所述側面的側邊與相鄰的側面的側邊相連接，其中，所述頂面的外接圓的直徑約為所述螺旋天線單元的天線工作波長的0.7～0.8倍。

較佳地，還包括一底面，所述底面的形狀與所述頂面相同的正多邊形，但其面積大于所述頂面，所述底面的各個邊分別與側面的底邊相連接。

較佳地，相鄰的兩個側面通過側支架連接，側面與頂面通過上支架連接，側面的下邊設有下支架，所述上支架、側支架及下支架構成所述錐臺結構的支撐框架。

較佳地，所述螺旋天線單元還包括介質板，所述螺旋天線的底部安裝在所述介質板上，所述介質板設于所述頂面及側面上，所述介質板的材料為絕緣材料。

較佳地，所述螺旋天線單元還包括螺距微調裝置，所述柔性支撐絲與所述螺旋天線的每層之間通過所述螺距微調裝置連接。

較佳地，所述頂面與側面相連接的棱邊上以及每兩個相鄰的側面相連接的棱邊上分別設有波束隔離板，所述波束隔離板為金屬板或金屬網。

較佳地，所述波束隔離板的高度為所述螺旋天線單元的天線工作波長的0.3～0.4倍。

較佳地，所述波束隔離板傾斜安裝于所述棱邊上，且等分所述棱邊所在的錐臺結構兩個面之間的空間。

較佳地，當波束隔離板設置為金屬板時，所述波束隔離板上開設有減重孔，其中，所述減重孔的直徑不大于螺旋天線單元的天線工作波長的0.1倍；當所述波束隔離板為金屬網時，所述波束隔離板具有若干金屬網孔，其中，所述金屬網孔的直徑不大于螺旋天線單元的天線工作波長的0.1倍。

本發明由于采用以上技術方案，具有以下的優點和積極效果：

1)本發明利用立體錐臺結構實現天線波束的指向偏轉，從而實現對較寬視角內空域的波束覆蓋，與常規的相控陣天線相比，該設計無需使用移相饋電網絡，可大大節約成本；