[發(fā)明專利]基于重疊切換子陣實(shí)現(xiàn)相位中心連續(xù)可電調(diào)的陣列天線

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201811052961.1
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109390705A
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳文;于銀華;宗志園;方大綱
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: H01Q21/06
• 分類號: H01Q21/06;H01Q21/08;H01Q23/00;H01Q3/34
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

本發(fā)明公開了一種基于重疊切換子陣實(shí)現(xiàn)相位中心連續(xù)可電調(diào)的陣列天線，包括天線陣元、單刀多擲開關(guān)、開關(guān)控制電路、移相器、移相器控制電路、功分器。天線陣元與單刀多擲開關(guān)相連且相鄰的天線陣元連接不同的單刀多擲開關(guān)，通過開關(guān)控制電路來實(shí)現(xiàn)子陣的重疊切換。一個(gè)單刀多擲開關(guān)直接與功分器相連，其余的單刀多擲開關(guān)連接移相器后與功分器相連；也可以是所有的單刀多擲開關(guān)均連接移相器后與功分器相連。根據(jù)移相器的損耗來確定功分器的功分比，從而使各子陣陣元等功率激勵(lì)；通過移相器控制電路對各重疊切換子陣陣元間的相位差進(jìn)行控制。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)相位中心的連續(xù)電調(diào)，可作為透鏡天線或拋物面天線的初級饋源實(shí)現(xiàn)波朿掃描。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天線領(lǐng)域，特別是一種基于重疊切換子陣實(shí)現(xiàn)相位中心連續(xù)可電調(diào)的陣列天線。

背景技術(shù)

波束掃描天線在現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中受到廣泛關(guān)注，而相控陣是最常見的一種。對于相控陣天線，它的成本和復(fù)雜程度與移相器的數(shù)目直接相關(guān)。目前已有一些研究來減小其成本，例如利用矢量相加技術(shù)以減少移相器、基于新工藝研究低成本的移相器等。

在聚焦型天線(透鏡天線、反射面天線、透射陣、反射陣等)中改變其饋電天線的相位中心是另一種實(shí)現(xiàn)波束掃描的有效方法。在現(xiàn)有文獻(xiàn)中，通常聚焦類天線通過天線陣進(jìn)行饋電，而波束掃描可以通過控制天線單元的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)不需要移相器，具有低成本的優(yōu)勢，但是由于饋電天線的相位中心移動(dòng)不連續(xù)，它只能實(shí)現(xiàn)離散的波束掃描。

文獻(xiàn)1：A.Abbaspour-Tamijani,L.Zhang,H.K.Pan,“Enhancing the directivityof phased array antennas using lens-arrays”Progress In ElectromagneticsResearch M,vol.29,pp.41-64,2013提出了一種通過全陣元相位控制的陣列天線all-element phase controlled antenna array(AEPCAA)來實(shí)現(xiàn)其相位中心連續(xù)移動(dòng)，即利用一個(gè)小相控作為次級輻射源以重構(gòu)虛焦點(diǎn)發(fā)出的球波面，通過控制每一個(gè)陣元的相位分布可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)移動(dòng)的相位中心。然而，當(dāng)天線陣的虛焦點(diǎn)遠(yuǎn)離透鏡天線的焦點(diǎn)時(shí)，某些陣元的不需要的輻射會(huì)使透鏡天線的副瓣電平變得相當(dāng)高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出了一種基于重疊切換子陣實(shí)現(xiàn)相位中心連續(xù)可電調(diào)的陣列天線，相位中心連續(xù)可電調(diào)，可用作聚焦類天線的饋電天線以實(shí)現(xiàn)波束的連續(xù)掃描。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：基于重疊切換子陣實(shí)現(xiàn)相位中心連續(xù)可電調(diào)的陣列天線，包括n個(gè)天線陣元、單刀多擲開關(guān)、開關(guān)控制電路、移相器、移相器控制電路、功分器，n為正整數(shù)，每個(gè)天線陣元均與單刀多擲開關(guān)的不動(dòng)端連接，相鄰的天線陣元連接不同的單刀多擲開關(guān)，任意一個(gè)單刀多擲開關(guān)的動(dòng)端與功分器連接，其他單刀多擲開關(guān)與移相器連接后再與功分器連接，或所有的單刀多擲開關(guān)均分別與移相器連接后再與功分器連接，所述開關(guān)控制電路用于控制單刀多擲開關(guān)的切換從而實(shí)現(xiàn)子陣的重疊切換，所述移相器控制電路用于控制移相器的相位從而實(shí)現(xiàn)每個(gè)子陣的各天線陣元的相位差。

優(yōu)選地，n個(gè)天線陣元構(gòu)成一維線陣或構(gòu)成h×m二維平面陣。

優(yōu)選地，對于二維平面陣，單刀多擲開關(guān)的不動(dòng)端通過同軸電纜與天線陣元相連。

基于重疊切換子陣實(shí)現(xiàn)相位中心連續(xù)可電調(diào)的陣列天線，利用單刀多擲開關(guān)控制子陣的重疊切換，即對陣列天線相位中心的可移動(dòng)范圍進(jìn)行重疊切換；再通過移相器控制子陣陣元間的相位差，使得相位中心在每一段重疊切換的范圍內(nèi)可以連續(xù)移動(dòng)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：1)本發(fā)明通過單刀多擲開關(guān)使得不需要輻射的陣元不輻射，能夠顯著減小掃描波束的副瓣電平；2)本發(fā)明利用單刀多擲開關(guān)可以大幅減小所需移相器的數(shù)目，具有低成本的優(yōu)勢。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

附圖說明