[發明專利]一種大掃描角陣列天線及其設計方法

有效

• 申請號: 201910784356.1
• 申請日: 2019-08-23
• 公開（公告）號: CN110492252B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 謝少毅;李佳偉;邵浩;郭樂田;鄧廣健;黃文華;張余川
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究院
• 主分類號: H01Q21/29
• 分類號: H01Q21/29;H01Q21/00;H01Q1/50
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 唐沛

本發明提出一種大掃描角陣列天線及其設計方法，在接近1個波長的TR組件間距下，可以實現方位、俯仰±45°掃描角的掃描，可視空間最大柵瓣低于主瓣?20dB。該天線包括框架以及天線子陣；框架內設置有N×M個區域，每個區域設置一個天線子陣；每個天線子陣包括TR組件子陣、子陣饋電轉接板以及子陣天線板；子陣饋電轉接板的輸入端與所述TR組件子陣連接，子陣饋電轉接板的輸出端與子陣天線板的輸入端連接，子陣天線板以天線單元組為輸出；通過子陣饋電轉接板，縮小子陣天線單元間距，并將縮小后的子陣天線在原始TR組件子陣尺寸內做偏移，通過該結構從而抑制了柵瓣，提高了工程化水平。

技術領域

本發明涉及一種天線結構，具體涉及一種大掃描角陣列天線及其設計方法。

背景技術

相控陣天線因其具備快速的波束掃描、靈活的波束賦形、較高的可靠性等優點，被廣泛應用于雷達制導和無線通信領域。陣列天線的結構形式是多種多樣的，最基本的形式是線性陣，它是指多個輻射元的中心在一條直線上的陣列天線，單元間距可以是相等的，也可以是不等的。當天線的輻射元的中心排列在一個面上時，則稱它為面陣。面陣周圍所形成的輪廓形狀，可以是矩形面陣，也可以是圓形面陣等。在陣列天線中，單元間距一般取1/2波長，若單元間距過大會在方向圖中形成不必要的柵瓣，太小則會使陣列天線單元間的互耦變大，影響天線性能，同時會增加陣列天線的成本及設計難度。

為了降低成本，在確保天線性能的前提下盡量減少單元數目在工程中顯得很有必要。在一些地基大型相控陣雷達中，如果采用常規的0.6λ左右的單元口徑，其成本是非常巨大的，為了降低成本，增大單元間距是減少單元數目降低成本的有效方法。單元間距在一個波長，甚至兩個波長，與此同時會帶來柵瓣的影響，掃描范圍大大受限。目前通過全陣隨機能將線極化體制的雷達掃描時柵瓣抑制到-20dB以下，但是對于數以萬計單元的大型陣來說，這種方法幾乎不具備可實現性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種工程高度可實現的大掃描角天線陣列，解決大間距大規模天線陣列掃描時柵瓣過高的問題。

本發明的具體技術方案是：

本發明提供了一種大掃描角陣列天線，包括框架以及天線子陣；

框架內設置有N×M個區域，每個區域設置一個天線子陣；

每個天線子陣包括TR組件子陣、子陣饋電轉接板以及子陣天線板；子陣饋電轉接板的輸入端與所述TR組件子陣連接，子陣饋電轉接板的輸出端與子陣天線板的輸入端連接，子陣天線板以天線單元組為輸出；

每個TR組件子陣包括n×m個TR組件；每個TR組件子陣中TR組件的水平方向間隔為dx，俯仰方向間隔為dy；

天線單元組包括n×m個天線單元；每個天線單元組中n×m個天線單元的水平方向間隔為ax，俯仰方向間隔為ay；

天線單元組整體偏心設置在一個子陣天線板上；

不同子陣天線板上天線單元組的偏心量均不同；

其中，ax/dx＝sx，ay/dy＝sy，sx定義為水平方向壓縮系數，sy定義為俯仰方向壓縮系數，sx和sy的取值范圍是0.6-0.9；N，M，n，m為大于等于1的正整數。

進一步地，上述子陣饋電轉接板具體包括TR組件連接層，第一轉接層以及天線板連接層；

TR組件連接層的輸入端表面設置有與TR組件一一對應的n×m個第一接頭，輸出端表面設置有與第一轉接層輸入表面輸入端口一一對應n×m個第一探針；

天線板連接層的輸入端表面設置有與第一轉接層輸出表面輸出端口一一對應的n×m個第二探針，輸出端表面設置有n×m個第二接頭；