[發(fā)明專(zhuān)利]一種由新型單極子天線組成的共線天線陣及復(fù)合天線陣

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811380951.0
• 申請(qǐng)日: 2018-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111200193A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阮成禮;江平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 成都海澳科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01Q21/08
• 分類(lèi)號(hào): H01Q21/08;H01Q9/42;H01Q9/06
• 代理公司: 泰和泰律師事務(wù)所 51219
• 代理人: 曾祥坤

本發(fā)明提供一種由新型單極子天線組成的共線天線陣及復(fù)合天線陣，本共線天線陣的陣元是開(kāi)口矩形腔體內(nèi)的單極子天線，且開(kāi)口矩形腔體內(nèi)的單極子天線的極化方向與天線陣的軸線方向一致，共線二元天線陣能夠作為單元天線構(gòu)成各種天線陣即復(fù)合天線陣。所述新型單極子天線包括開(kāi)口矩形腔和單極子天線，所述開(kāi)口矩形腔由一段矩形波導(dǎo)和金屬板組成，所述單極子天線安裝固定于所述矩形波導(dǎo)腔內(nèi)。采用新型開(kāi)口矩形腔內(nèi)的單極子天線構(gòu)成密集的共線天線陣列，在同樣體積條件下顯著提高天線增益，同時(shí)避免由天線單元互偶導(dǎo)致的天線方向性特性變差的問(wèn)題；共線二元天線陣提供了一種高增益的天線單元，簡(jiǎn)化復(fù)合天線陣的饋電系統(tǒng)并降低由饋電系統(tǒng)引起的功率損失。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及由開(kāi)口矩形腔內(nèi)的單極子天線構(gòu)成的高增益天線、陣列天線等方面。

背景技術(shù)

偶極子天線，特別是半波振子天線，是應(yīng)用非常廣泛的一類(lèi)天線，特別是在陣列天線中用作單元天線。單極子天線(四分之一波長(zhǎng))是從偶極子天線演變而來(lái)的，它的尺寸比半波振子小一半，而方向性系數(shù)比半波振子天線高3dB。單極子天線中的“地”面感應(yīng)電流起到輻射作用，一方面提高了天線方向性系數(shù)，另一方面又屏蔽了外界對(duì)單極子天線的影響。

為了提高天線增益，常常會(huì)把單元天線組成陣列天線，天線陣元數(shù)越多，則天線陣增益越高。通常天線單元之間存在互耦，從而影響天線的輸入阻抗(互阻抗)、方向性系數(shù)、輻射方向圖以及相控陣的波束掃描，進(jìn)而影響到天線布陣。在天線陣設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師總是盡可能克服天線單元之間的互耦，使(天線陣列中的)天線單元特性逼近自由空間中天線的特性，從而有效提高天線陣的增益。

單極子天線具有尺寸小、方向性好的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)被作為單元天線應(yīng)用于陣列天線設(shè)計(jì)。但是受制于現(xiàn)有單極子天線之間的互耦，陣列天線中的單極子天線單元間距通常大于等于二分之一波長(zhǎng)。如果對(duì)現(xiàn)有單極子天線進(jìn)行改進(jìn)，得到互偶更小的單元天線，就可以通過(guò)密集布陣的方式進(jìn)一步提高天線增益，設(shè)計(jì)出電氣性能更加優(yōu)化的天線陣列。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種由新型單極子天線組成的共線天線陣及復(fù)合天線陣，能夠廣泛應(yīng)用于陣列天線、相控陣、反隱身雷達(dá)、超視距雷達(dá)等技術(shù)領(lǐng)域。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種由新型單極子天線組成的共線天線陣，所述共線天線陣的陣元是開(kāi)口矩形腔體內(nèi)的單極子天線，且所述開(kāi)口矩形腔體內(nèi)的單極子天線的極化方向與天線陣的軸線方向一致；所述開(kāi)口矩形腔體內(nèi)的單極子天線包括開(kāi)口矩形腔和單極子天線，所述開(kāi)口矩形腔由一段矩形波導(dǎo)和金屬板組成，所述矩形波導(dǎo)的一端被所述金屬板封閉，所述單極子天線安裝固定于所述矩形波導(dǎo)腔內(nèi)，所述單極子天線的安裝點(diǎn)位于所述矩形波導(dǎo)截面寬邊所在的波導(dǎo)壁的中心區(qū)域，所述單極子天線平行于所述矩形波導(dǎo)的截面，垂直于截面寬邊所在的波導(dǎo)壁。

進(jìn)一步的，所述共線天線陣的陣元數(shù)N大于或等于2，所述開(kāi)口矩形腔體內(nèi)的單極子天線高度即所述矩形波導(dǎo)截面窄邊長(zhǎng)度小于或等于0.44λ，采用密集布陣方式使相鄰陣元的間距小于0.52λ。

優(yōu)選的，所述矩形波導(dǎo)的長(zhǎng)度為λ/2，截面寬邊長(zhǎng)a為λ/2，截面窄邊長(zhǎng)≤λ/2，天線輻射面ab≤0.25λ²。

優(yōu)選的，所述單極子天線是基于介質(zhì)基片的加載了電容折合單極子天線。

優(yōu)選的，所述基于介質(zhì)基片的加載了電容折合單極子天線的高度為λ/4。

更進(jìn)一步，陣元數(shù)N等于2的所述共線天線陣即共線二元天線陣能夠作為單元天線構(gòu)成各種天線陣即復(fù)合天線陣。

本發(fā)明的有益效果在于，采用新型開(kāi)口矩形腔內(nèi)的單極子天線構(gòu)成密集的共線天線陣列，在同樣體積條件下顯著提高天線增益，同時(shí)避免了由天線單元互偶導(dǎo)致的天線方向性特性變差的問(wèn)題；共線二元天線陣提供了一種高增益的天線單元，簡(jiǎn)化復(fù)合天線陣的饋電系統(tǒng)并降低由饋電系統(tǒng)引起的功率損失。