[發明專利]一種降低空域極化畸變的超寬帶相控陣天線

在審

• 申請號: 201811515026.4
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109638438A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 盧青;周雷;劉建東;陳文俊
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二四研究所
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q15/24;H01Q21/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種可降低空域極化畸變的超寬帶相控陣天線，由若干個斜線極化天線單元、與天線單元正交放置的金屬隔板和反射底板組成；通過調整金屬隔板的尺寸改變天線單元的表面電流分布，從而調節天線水平極化分量場和垂直極化分量場的增益大小，最大程度地抑制相控陣天線在波束掃描情況下的極化畸變。本發明具有寬帶寬角特性、結構簡單易加工，具有重要的實際工程應用價值。

技術領域

本發明屬于超寬帶相控陣雷達天線技術領域。

背景技術

超寬帶相控陣雷達技術是當前相控陣雷達技術發展的重要方向，這主要與相控陣雷達在多目標、多功能情況下要完成的許多新任務密切相關。隨著相控陣雷達技術的不斷發展，為提高自身的作戰能力和范圍，除要求雷達天線具有超寬工作頻帶外，還要求大空域覆蓋、寬角度掃描等能力。因此，在改善相控陣天線工作帶寬的同時兼顧寬角度掃描特性就成為亟待解決的關鍵課題。

天線與來波的極化匹配度決定了其偵測的效能，被動偵測相控陣雷達通常采用方位面波束掃描的斜線極化超寬帶相控陣天線，以兼顧同時探測水平極化和垂直極化電磁波的能力。

根據天線理論，在給定頻率和空間指向的遠場區，天線存在著某一確定的極化方式，隨著工作頻率和空間指向的不同，天線輻射場的極化方式也有所不同，這意味著天線的極化是頻率和空域指向的函數，且與天線形式有關，由于單元互耦以及實際單元方向圖調制的作用，不同形式天線在波束掃描狀態下的水平極化分量場的增益和垂直極化分量場的增益比存在差異，導致天線的極化在各個掃描波位上存在不同程度的畸變，進而影響雷達對水平極化來波和垂直極化來波的偵測能力。特別是超寬帶相控陣天線的掃描波位眾多，需要針對實際天線進行全尺寸建模仿真與分析并采取相應措施，最大程度地抑制掃描狀態下極化畸變，改善雷達的偵測性能。

發明內容

針對上述所陳述現狀的不足，即斜線極化的超寬帶相控陣天線在波束掃描時水平極化場分量場的增益和垂直極化分量場的增益變化量不能保持一致導致極化畸變嚴重的問題，本發明設計了一種降低空域極化畸變的超寬帶相控陣天線，包括天線單元、金屬隔板和反射底板，其中所述天線單元與金屬隔板垂直固定于反射底板同側，金屬隔板與天線單元正交放置。相控陣天線單元可以是指數漸變槽或印刷振子等形式，通過單元之間的耦合效應實現超寬帶工作特性。本發明可以采用矩形柵格或三角形柵格排布進行單元組陣，天線單元與金屬隔板可通過連接器或緊固件等固定器件垂直固定于反射底板同側，天線單元與金屬隔板正交放置。

本發明關鍵在于與斜線極化天線單元正交放置的金屬隔板的引入，該部件影響了天線單元的表面電流分布，進而改善天線單元的空域極化特性，通過調節金屬隔板的尺寸，最大程度地降低相控陣天線在波束掃描情況下的極化畸變。

附圖說明

圖1是三角形柵格排布的32×4單元規模超寬帶相控陣天線的俯視圖，由45°線極化天線單元1、與天線單元正交的金屬隔板2和反射底板3組成，其中天線單元一般首選指數漸變槽天線。

圖2是圖1超寬帶相控陣中一個45°線極化對跖型指數漸變槽天線單元的立體結構圖，天線單元為一塊表面覆銅的高頻介質基板。

圖3是圖1超寬帶相控陣中與天線單元正交放置的一個金屬隔板立體結構圖，金屬隔板一般為鋁制。

圖4是圖1超寬帶相控陣在未引入金屬隔板情況下的中心單元在波束方位面掃描至0°、10°、30°、45°時的有源駐波曲線。

圖5是圖1超寬帶相控陣在未引入金屬隔板情況下，當波束在方位面掃描至0°時工作頻帶內的總場增益分別與水平分量場增益和垂直分量場增益的比值統計曲線。

圖6是圖1超寬帶相控陣在未引入金屬隔板情況下，當波束在方位面掃描至10°時工作頻帶內的總場增益分別與水平分量場增益和垂直分量場增益的比值統計曲線。