[發明專利]一種具有大掃頻比的CTS頻掃天線

有效

• 申請號: 201811635616.0
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109755766B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 周國良;黃季甫;尤陽;方陳劍;尤清春;陸云龍;鐘碩敏
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: H01Q23/00
• 分類號: H01Q23/00;H01Q1/36;H01P5/10
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 方小惠

本發明公開了一種具有大掃頻比的CTS頻掃天線，包括從上向下依次排列的輻射層和寬頻帶線源層，寬頻帶線源層用于將輸入其內的不同頻率的電磁波轉換為不同頻率的平面波傳輸給所述的輻射層，輻射層用于將傳輸至其內的不同頻率的平面波以不同的波束角度輻射至自由空間，輻射層采用非均勻的曲折型慢波結構實現；優點是在頻帶范圍內的波束掃描角度較大，掃頻比較高。

技術領域

本發明涉及一種CTS頻掃天線，尤其是涉及一種具有大掃頻比的CTS頻掃天線。

背景技術

掃描天線是通過某種方式控制雷達天線的波束指向，完成波束掃描的天線，比如安檢系統中的毫米波成像系統、遙感探測領域中的探測天線和軍用雷達中的導彈探測裝置等，都需要掃描天線的參與。

傳統的掃描天線多為機械式掃描天線，機械式掃描天線通過機械裝置控制天線的朝向及偏角，達到掃描目的。機械式掃描天線由于穩定性差且波束成形慢，應用領域較窄，已逐漸被新興的電掃描天線所取代。相位掃描天線和頻率掃描天線為當前應用比較多的兩種電掃描天線。與傳統的機械式掃描天線相比，頻率掃描天線能快速且靈活改變波束指向，將掃描間隔降低至微秒量級，勝任無慣性跟蹤和實時切換目標等要求。與相位掃描天線相比，頻率掃描天線結構較為筒單，通常為波導縫隙或微帶貼片組成的直線陣或面陣結構，因此加工成本較低，體積較小。特別是在毫米波頻段，頻率掃描天線相對于機械式掃描天線和相位掃描天線，更有利于實現系統的集成化和小型化。頻率掃描天線已成為當前掃描天線領域的研究熱點。

早期的頻率掃描天線多采用漏波天線形式，利用在波導上加入均勻直線縫隙陣列來實現頻率掃描功能。但是這種直接利用均勻直線陣實現頻率掃描功能的漏波天線最大掃描角度較小，并且難于實現多目標的同時跟蹤掃描。為了實現寬角度掃描的功能，研究者們提出了慢波結構實現頻率掃描的技術。在漏波天線中加入慢波線結構，可以大大提高了最大掃描角度，同時可以實現在正負兩個方向的角度掃描，因此應用更加廣泛。1990年美國休斯公司發明了CTS(Continue Transverse Stub，連續橫向枝節)平板陣列天線，該CTS平板陣列天線采用TEM模饋電，由開有切向縫隙的平行板波導組成。任何由平面波激勵的平行板波導產生的縱向電流分量會被橫向縫隙切斷，在縫隙和平行板波導的交界處產生縱向位移電流，此時平行板波導里面傳遞的能量就能通過切向節耦合并且向外輻射電磁波。相對于其他平板陣列天線，CTS平板陣列天線具有低駐波、高效率、低剖面、低成本和對制作精度不敏感等特性。

目前已出現了多種基于CTS技術設計的CTS頻掃天線(頻率掃描天線)。隨著CTS頻掃天線的快速發展，其除了在軍用領域的應用得到了拓寬，在民用領域的應用也越來越廣，這就對CTS頻掃天線提出了更高的要求，掃頻比就是其中的一項重要性能要求。具有大掃頻比的CTS頻掃天線具有以下優勢：一是實現同樣大的掃描角度需要的帶寬更小，節約了頻帶資源，提高了頻帶利用率；二是單位時間內改變同樣寬度的頻率范圍實現的掃描角度更大，掃描速度和靈敏度更高。如何提高CTS頻掃天線的掃頻比是今后CTS頻掃天線發展的重要方向。

文獻“Millimeter-Wave High-Gain Frequency-Scanned Antenna Based onWaveguide Continuous Transverse Stubs”中提出了一種基于波導CTS的毫米波高增益頻掃天線。該基于波導CTS的毫米波高增益頻掃天線包括從上向下依次排列的輻射層和寬頻帶線源層。在26GHz到42GHz的頻帶范圍內，該頻掃天線的增益為22.9dB至29.2dB，可實現-50°-0°的波束掃描。因為該天線采用的是在波導中加入梳狀結構以實現角度掃描，對波束的減緩作用有限，且由于剖面高度的限制梳齒無法做得很高，故其在頻帶范圍內的波束掃描角度提升空間受限，掃頻比提高有限，仍然較低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種具有大掃頻比的CTS頻掃天線，該CTS頻掃天線在頻帶范圍內的波束掃描角度較大，掃頻比較高。