[實用新型]一種圓極化緊耦合天線陣

有效

• 申請號: 201820161841.4
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN208240872U
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 朱俊杰;郭瑩;董曉航;陳新蕾
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q9/16;H01Q15/00;H01Q15/24;H01Q21/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔;徐曉鷺

本實用新型公開一種圓極化緊耦合天線陣，包括頂部的雙層透射型線極化轉圓極化平板金屬結構、交指型偶極子、饋線巴侖還有介于天線單元與金屬地之間的電阻型頻率選擇表面。頂部的雙層透射型線極化轉圓極化平板金屬結構，用來實現天線的線極化到圓極化的轉換，饋線巴侖由三部分組成：平面雙線，作為地的漸變傳輸線以及最終的微帶線，再者，我們引入了電阻型頻率選擇表面來消除原本金屬地帶來的高頻端的短路效益，使原本的阻抗帶寬整整拓寬一倍，同時也在漸變巴倫地與金屬地之間加載50歐姆電阻來消除電阻型頻率選擇表面引入的共模諧振。該實用新型具有結構簡單、尺寸緊湊、寬帶寬角，易加工的特點，具有重要的實際工程意義。

技術領域

本實用新型涉及超寬帶天線技術領域，尤其涉及一種圓極化緊耦合天線陣。

背景技術

緊耦合天線是在陣列天線的基礎上發展起來的一種現代天線形式。利用寬帶天線單元，按照一定規律，將其排列成一維，二維或者其他陣列形式，避免可能產生的方向圖畸變和掃描盲點，就構成了寬帶相控陣的基本結構。相控陣是根據口徑場相位做線性漸變時波束產生偏移的原理，用電子控制的方法改變陣列天線中各個單元的輻射場相位，利用主瓣波束進行掃描的。當寬帶特性和寬角掃描特性結合起來的時候，就構成了寬帶相控陣天線。

寬帶相控陣具有很多特點，它可以針對多目標，功能多，機動性強，反應時間短，數據傳輸率高，抗干擾能力強。寬帶相控陣技術的用途很廣，無線通信、電子對抗，目標探測，氣象雷達等應用中都可以發現這種技術的應用。寬帶相控陣技術主要用于高分辨率的雷達系統。寬帶相控陣雷達兼有電子支援措施、主動電子干擾、通信等功能，使得雷達天線構成共享孔徑天線系統。

傳統的寬帶相控陣技術已經較為成熟，但由于這種設計方法有其局限性，帶寬拓寬的余地很小。譬如說，天線單元帶寬會限制陣列帶寬，空間掃描角度會受到單元間互耦的影響。同時傳統寬帶相控陣需要通過劃分子陣、應用光調制和解調技術以及光纖延遲線來實現，設備量大，技術復雜，成本高，且不便于調試和維護。在相控陣天線的設計中，除了要解決一般陣列天線的寬帶匹配問題外，還需要解決寬角掃描的匹配問題。與普通天線陣相比，弄清楚陣中任一單元的輸入阻抗與掃描角的依賴關系，建立起相控陣天線的互耦理論，是寬帶相控陣得以實現的關鍵所在。

基于互耦效應的寬帶相控陣，不受限于陣元的帶寬，并且還利用了陣元間的互耦效應，巧妙的利用而非消除互耦的影響。初步研究表明，這種新型的寬帶相控陣具有優于傳統寬帶相控陣的超寬頻帶特性，具有寬角掃描的特性；由于天線電尺寸極小，組陣后天線陣列整體體積小，雷達散射口徑小，故其還可以用于共形，且不會對被共形物件的氣動性能產生較大影響。因此，對這種新穎的天線結構開展研究從而獲得更高性能的天線技術指標具有重要的實際工程意義。

實用新型內容

本實用新型提供一種圓極化緊耦合天線陣，通過加強偶極子陣元間的耦合作用，加上匹配的饋線結構，配合電阻型頻率選擇表面以及極化轉換超表面匹配層，使其實現線極化到圓極化轉換的功能。

為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種圓極化緊耦合天線陣，其特征在于，包括雙層透射型線極化轉圓極化平板金屬結構、介質基板、介質基板上的偶極子單元和過渡巴倫以及介于天線單元與金屬地之間的電阻型頻率選擇表面，并且在漸變巴倫地與金屬地之間加載電阻來消除電阻型頻率選擇表面引入的共模諧振；

所述雙層透射型線極化轉圓極化平板金屬結構包括介質基板和介質基板正反面上的金屬條帶圖案組成，介質基板頂面的金屬條帶，其中一條是沿單元下邊界平行放置的長為p寬為w₀的第一金屬條，另一條是沿對角線傾斜放置的長為l寬為w的第二金屬條，在靠近單元底部金屬條的位置，所述第二金屬條還連接長為l₂寬w₂的第三金屬條。