[發明專利]一種基于共形Vivaldi天線的復合極化敏感陣列裝置

在審

• 申請號: 201711376307.1
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108173002A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 宋立眾;田修穩;王靜
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: H01Q13/02
• 分類號: H01Q13/02;H01Q1/42;H01Q1/50;H01Q1/28
• 代理公司: 威?？菩菍＠聞账?37202
• 代理人: 初姣姣

1.一種基于共形Vivaldi天線的復合極化敏感陣列裝置，其特征在于設有介質天線罩，天線罩底端設有連接環，天線罩內設有柔性介質基板，還設有雙極化輻射器以及被動天線和主動天線；

所述雙極化輻射器采用半圓形諧振腔，通過介質基板上的平面半圓形諧振腔體與矩形金屬腔體的結合實現兩個極化輻射器的接卸裝配和電氣連接；

所述被動天線基于與天線罩共形的各向異性單元實現對對入射電磁波的極化敏感，具體為：天線罩內共形安裝兩個以上超寬帶Vivaldi天線單元，超寬帶Vivaldi天線單元等間距排列，依靠陣元的各向異性實現對入射電磁信號的極化敏感；所述超寬帶Vivaldi天線單元為采用共面波導傳輸線饋電的共形Vivaldi天線，共形Vivaldi天線的饋電區、傳輸區以及輻射區均放在柔性介質基板的同一側，Vivaldi天線單元正面由指數漸變線以及與指數漸變線末端等寬的槽線和諧振腔體構成，背面由微帶線以及扇形枝節構成，分別印制在介質板的兩側，通過電磁耦合的方式饋電，由于槽線的特性阻抗較大，難以匹配，因此加載圓形腔體作為短路終端，微帶終端采用扇形枝節作為開路終端；

所述主動天線采用正交雙極化天線單元實現對入射電磁波的兩個正交極化分量的感知和接收；

在天線罩內的中央空間布置雙極化的相控陣列，該雙極化的相控陣列采用主動工作方式；

雙極化輻射器與介質天線罩不直接接觸，同軸線接頭直接安裝在金屬連接環上且與共面波導連接。

2.根據權利要求1所述的1、一種基于共形Vivaldi天線的復合極化敏感陣列裝置，其特征在于共形Vivaldi天線中每個平面型的基于共面波導饋電的Vivaldi天線設有漸變縫隙的喇叭開口結構、調諧用的諧振腔、用來實現寬帶內的阻抗匹配、共面波導傳輸線，其中共面波導傳輸線的終端接入同軸傳輸線接頭。

3.根據權利要求1所述的1、一種基于共形Vivaldi天線的復合極化敏感陣列裝置，其特征在于所述共面波導的傳輸主模為準TEM波，而且沒有上下截止頻率，共面波導中h為介質基板的厚度，ε_r為介質板的介電常數。w為接地板與中心導帶之間縫隙的寬度，s為中心導帶的寬度，共面波導的特性阻抗計算公式為：

4.根據權利要求1所述的1、一種基于共形Vivaldi天線的復合極化敏感陣列裝置，其特征在于采用背腔式雙極化波導口徑天線作為輻射器單元，設計平面型的雙極化相控陣天線陣列，實現快速波束掃描，同時天線具有極化敏感性，可探測目標信號的極化信息；所述背腔式雙極化波導口徑天線的工作頻點f₀，采用Vivaldi天線形狀的激勵器，激勵矩形波導諧振腔體，金屬波導諧振腔體的高度與Vivaldi形狀的激勵器的高度相差為d，通過尺寸d，可以實現良好的阻抗匹配和方向圖的極化電平。

5.根據權利要求1所述的1、一種基于共形Vivaldi天線的復合極化敏感陣列裝置，其特征在于采用微帶-槽線的阻抗變換器，該背腔式雙極化波導口徑天線饋電時，50Ω同軸電纜直接連接微帶線，故而微帶線的端口輸入阻抗要與同軸電纜匹配，故而在輸入端處，根據等效電路法，可知w_mic約為0.8mm，所以一個饋線阻抗變換器的結構參數共有θ_m、r_m、h_m、h_s、w_m和w_sl幾個參數，為了實現雙極化天線，兩對單極化天線在中心處能夠可以正交放置，槽線的長度要滿足大于饋線扇形的高度的要求，為了實現雙極化天線較好的隔離度，雙極化天線中每一個天線單元的饋線不能同與它正交的天線單元的饋線距離太近，所以在設計這種背腔式雙極化波導口徑天線時，天線與天線共同的h_m需要做一些調整，以便于兩個天線單元正交放置互不影響。

6.根據權利要求1所述的1、一種基于共形Vivaldi天線的復合極化敏感陣列裝置，其特征在于所述背腔式雙極化波導口徑天線的Vivaldi形狀激勵器如設有金屬地板、饋電微帶線、介質基板以及接地半圓形諧振腔體，該半圓形諧振腔體與矩形波導腔體共同作用，實現Vivaldi形狀雙極化激勵器的阻抗匹配。