[發明專利]一種圓極化相控陣天線陣元

在審

• 申請號: 201811026707.4
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109273838A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 王鑫;晉學羽;何瓊
• 申請（專利權）人: 湖北三江航天險峰電子信息有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q15/24;H01Q21/00;H01Q21/06
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 李佑宏

本發明公開了一種圓極化相控陣天線陣元，該天線陣元包括輻射板、饋電板和第一饋電導體，輻射板上部依次設置有四塊正方形的輻射貼片，四塊輻射貼片的內側設置有直線排列且間距相等的若干接地孔和第一饋電孔；饋電板下部設置有一分四微帶功分器、第二饋電孔和四個與第一饋電孔相對應的第三饋電孔，四個第三饋電孔與四個第一饋電孔依次通過第一饋電導體電連接，一分四微帶功分器通過設置相應的金屬饋線長度使得第二饋電孔與四個第三饋電孔之間的信號依次移相，在不增加現有天線陣元尺寸的基礎上實現了不圓度極低、軸比角度大的圓極化相控陣天線陣元設計，有效解決圓極化相控陣天線不圓度大、軸比角度小導致圓極化相控陣天線整機波束指向精度偏差較大的問題。

技術領域

本發明屬于天線技術領域，具體涉及一種圓極化相控陣天線陣元。

背景技術

相控陣天線是一種以陣列天線為基本架構，配合數字移相器來實現能進行波束在全空域高速掃描的大型綜合天線陣列，其被廣泛地應用于現代雷達、通信、遙測和遙感等領域。相比于機械掃描雷達來說，相控陣天線反應速度快、波束成形方便、掃描范圍廣且定位精度高，其能同時跟蹤處理多個目標。

現有相控陣天線一般利用微帶天線作為陣元，其體積小、重量輕、成本低，便于和載體表面共形，從而便于后端電路集成制造，容易實現雙頻和雙極化天線。同時，在衛星通信、遙感遙測領域，圓極化天線因其可抑制雨霧的去極化效應和抗多徑反射效應被廣泛地應用。

利用微帶天線作為圓極化相控陣天線陣元時，由于微帶天線存在承受功率小、工作帶寬窄、軸比帶寬窄、增益底和方向圖不圓度大的缺點，由此造成不圓度大、軸比角度小無法滿足系統需求，導致相控陣天線整機波束指向精度偏差較大，無法實現不同應用場合對寬軸比和低不圓度的需要。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種圓極化相控陣天線陣元，其中通過對其關鍵組件包括輻射板、輻射貼片、饋電板和一份四功分器的結構及其設置方式的優化設計，通過一分四功分器對輻射貼片的收發信號依次移相0°、90°、180°、270°，在不增加現有天線陣元尺寸的基礎上實現了不圓度極低、軸比角度大的圓極化相控陣天線陣元設計，有效解決圓極化相控陣天線不圓度大、軸比角度小導致圓極化相控陣天線整機波束指向精度偏差較大的問題。

為實現上述目的，按照本發明，提供了一種圓極化相控陣天線陣元，該天線陣元包括輻射板、饋電板和第一饋電導體，輻射板為矩形的板體結構，饋電板為與輻射板相對應的矩形的板體結構，輻射板下部的接地面與饋電板上部的接地面通過兩者對應設置的通孔緊固連接；

輻射板上部依次設置有四塊正方形的輻射貼片，每塊輻射貼片靠近輻射板中心的一邊設置有直線排列且間距相等的若干接地孔，每塊輻射貼片還設置有一個第一饋電孔；

饋電板下部設置有一分四微帶功分器、第二饋電孔和四個與第一饋電孔相對應的第三饋電孔，四個第三饋電孔與四個第一饋電孔依次通過四個第一饋電導體電連接，第二饋電孔和四個第三饋電孔通過一分四微帶功分器電連接，一分四微帶功分器通過設置相應的金屬饋線長度使得第二饋電孔與四個第三饋電孔之間傳送的信號依次進行0°、90°、180°、270°的移相，以此方式實現圓極化相控陣天線陣元發送和接收圓極化天線信號。

作為本發明的進一步改進，四塊輻射貼片圍繞輻射板中心旋轉對稱。

作為本發明的進一步改進，輻射貼片的邊長為圓極化相控陣天線陣元工作波長的四分之一。

作為本發明的進一步改進，接地孔的間距小于圓極化相控陣天線陣元工作波長的二十分之一。

作為本發明的進一步改進，第一饋電孔設置在接地孔的同側中間位置，調整第一饋電孔的邊距以實現圓極化相控陣天線陣元的阻抗匹配。

作為本發明的進一步改進，調整四塊輻射貼片的間距以實現圓極化相控陣天線陣元波束寬度的調節。