[發明專利]一種星載SAR雙極化微帶輻射子陣天線

有效

• 申請號: 201911388098.1
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111180868B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 余偉;吳建軍;李建新;沈禮
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十四研究所
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q21/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 康翔;高嬌陽

本發明針對多信息量星載SAR成像系統對天線極化需求，采用合理化的單元布局組合，利用金屬化通孔隔離子陣兩個極化能量之間的互耦問題，解決了星載有源相控陣輻射子陣交叉極化差、端口隔離差的缺點，同時充分考慮輻射子陣的空間環境適應性和可靠性，充分重視材料選擇處理，加工選擇、結構設計布局等方面，使得輻射子陣具有大規模工程化應用的優點。

技術領域

本發明屬于微波天線技術領域，具體涉及一種星載SAR天線及其制造方法。

背景技術

基于星載平臺的合成孔徑雷達(SAR)探測已成為軍事偵察、國土測繪、抗震救災的重要手段，與光學雷達相比，SAR具有全天候全天時的優勢。隨著應用需求的不斷發展，SAR需要具備收集多極化信息的能力變得更加緊迫，而SAR天線是收集極化信息的射頻前端系統，具有重要的作用。輻射子陣是常規SAR天線基本單元，它的性能直接決定了SAR系統的成像質量。常規輻射子陣常采用波導輻射子陣和微帶輻射子陣兩種形式，相對波導形式，微帶天線具有低剖面和輕量化的特點，特別在低頻L、S波段，其重量優勢明顯。

國內外關于雙極化微帶天線的設計和研究較多，其理論比較成熟，從單元選用、線陣和面陣設計、低交叉極化等方面都詳細研究和分析，設計了一種1乘以8單元雙縫耦合饋電形式、兩種1乘以16單元混合饋電形式的三種雙極化微帶子陣，這三種形式的輻射子陣的激勵饋線均采用了微帶線形式，其厚度較大，射頻接口設計復雜，不適合大批量工程化應用，并且兩個極化之間的饋線沒有采用相應的隔離措施，饋線存在自身輻射效應，導致單個輻射子陣的交叉極化和隔離度并沒有達到最優的設計，輻射子陣的設計均采用了泡沫作為微帶天線各層之間的支撐材料，但泡沫材料的加工特性差，對高功率、強空間輻射的宇航應用環境的適應性較差，因此關于星載雙極化微帶天線的設計研究對于工程化應用還具有一定的差距。

目前在軌運行的SAR采用微帶輻射子陣的衛星分別為意大利研制的COSMO衛星和日本研制的ALOS衛星，但關于其輻射子陣的資料較少，具體的工程設計和制備方案無從查證，已授權的關于微帶貼片天線實用新型專利，用于通信應用領域的一種單極化天線，其重點在于天線設計本身，對性能和實現的權利要求較少。

雙極化微帶輻射子陣由多個雙極化輻射單元、單元間的饋電網絡和相應的多層介質材料構成，雙極化微帶單元可以采用邊緣饋電、探針饋電、耦合饋電以及綜合饋電多種形式來實現，為實現輻射子陣實現較高的隔離度和交叉極化，一般在單元排布和饋電耦合抑制方面采取一定的措施。

隨著衛星對載荷重量苛刻的要求，輻射子陣輕型化設計變的更加重要，在子陣架構設計方面也要對現有形式進行改進。同樣為滿足星載空間環境適應性，提升輻射子陣在軌的可靠性，輻射子陣的機熱、抗輻照設計也很重要，在相應材料、加工方案的選擇方面也需慎重設計。針對多信息量星載SAR成像系統對天線極化需求，采用合理化的單元布局組合，利用金屬化通孔隔離子陣兩個極化能量之間的互耦問題，解決星載有源相控陣輻射子陣交叉極化差、端口隔離差的缺點，同時充分考慮輻射子陣的空間環境適應性和可靠性，充分重視材料選擇處理，加工選擇、結構設計布局等方面，使得輻射子陣具有大規模工程化應用的優點，根據這些應用背景信息，需要新一代天線的重要改造設計。

發明內容

本發明為了解決現有技術存在的問題，提出了一種星載SAR雙極化微帶輻射子陣天線，為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案。

本天線包括結構支撐層、輻射層、饋電耦合層、結構安裝板、射頻連接器，各層均為平面層壓結構，經過層層疊壓形成整體。

輻射層分為主輻射層和寄生輻射層，結構相似，包括金屬輻射貼片和微波軟基板，采用印制板蝕刻技術，將兩面覆銅的微波軟基材料的一面蝕刻成金屬輻射貼片，另一面覆銅全部蝕刻去除，制成微波軟基板一面覆蓋金屬輻射貼片一面無覆銅的整體。

金屬輻射貼片由數個正方形貼片單元一字排列而成，在諧振狀態輻射或吸收對應帶寬的微波信號，主輻射層和寄生輻射層的金屬輻射貼片的尺寸和間距不同。