[發明專利]基于廣義方向圖乘積原理的大角度掃描陣列

有效

• 申請號: 202010099533.5
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111370853B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 耿軍平;劉二偉;金榮洪;王堃;梁仙靈
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/38;H01Q13/10;H01Q21/06
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種天線單元及其基于廣義方向圖乘積原理的大角度掃描陣列，所述天線單元包括：第一開口縫隙1、第二開口縫隙2、第一饋電微帶線3、第二饋電微帶線4、介質5、金屬貼片6、介質片7和地板8；所述掃描陣列由多個天線單元按直線排列組成線陣。本發明利用不同相位的饋電端口對開口縫隙進行饋電，天線單元方向圖可以隨輸入端口相差變化，同時采用具有周期性結構的高阻抗表面，可以有效地降低天線剖面和提高天線增益。

技術領域

本發明涉及微波與天線技術領域，具體地，涉及天線單元及其基于廣義方向圖乘積原理的大角度掃描陣列。尤其地，涉及方向圖隨輸入端口相差變化的天線單元及其基于廣義方向圖乘積原理的大角度掃描陣列。

背景技術

伴隨著無線通信技術的飛速發展，天線的小型化與低成本在很多領域中都具有較強的吸引力。縫隙天線由于它易于阻抗匹配，低剖面，重量輕，輻射效率高，從而使得縫隙天線得到了很多的關注。

相控陣技術在各國軍事雷達系統中具有舉足輕重的地位，除了特殊應用場景，平面相控陣是軍事雷達系統中常用的陣列型式，由于天線單元有限的波束寬度，以及天線單元之間在端射方向附近較大的耦合，都限制了天線陣列的掃描角度。傳統平面陣列天線在俯仰面內波束掃描范圍只有-45°～+45°。相控陣有效工作空間范圍之外即為雷達的視覺盲區，雷達無法對盲區中的敵方目標進行有效探測、攔截與打擊，這對軍事平臺安全造成嚴重威脅。平面大角度掃描陣列的應用對擴展雷達系統有效工作區域具有顯著的意義，可以減少整個空間有效工作時所需的陣列數目，對于提升雷達系統性能、減少系統成本、擴展雷達應用領域等都具有重大影響。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種天線單元及其基于廣義方向圖乘積原理的大角度掃描陣列。

根據本發明提供的一種天線單元及其基于廣義方向圖乘積原理的大角度掃描陣列，所述天線單元包括：

第一開口縫隙、第二開口縫隙、第一饋電微帶線、第二饋電微帶線、介質、金屬貼片、介質片和地板；

所述掃描陣列由多個天線單元按直線排列組成線陣。

優選地，所述天線單元為方向圖隨輸入端口相差變化的低剖面天線單元。

優選地，所述天線單元尺寸長度小于半波長，第一開口縫隙、第二開口縫隙位于介質上方，分布在天線單元兩側；

第一饋電微帶線、第二饋電微帶線分別位于第一開口縫隙、第二開口縫隙的下方，并與縫隙垂直。

優選地，第一開口縫隙、第二開口縫隙分別由第一饋電微帶線、第二饋電微帶線進行饋電，且饋電相位可以任意設置。

優選地，所述金屬貼片、介質片和地板組成高阻抗表面單元；

所述高阻抗表面單元是平面周期性二維結構，在x方向和y方向以方格的形式呈周期性排列。

優選地，掃描陣列由n個上述天線單元按按直線排列組成線陣，相鄰天線單元中心間距小于一個波長。

優選地，所述由n個上述天線單元按按直線排列組成的線陣，主波束指向θ₀的方向圖就是單元波束指向θ₀的方向圖的元因子和波束指向θ₀的陣因子的乘積，即廣義方向圖乘積原理。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

1、本發明具較低的剖面。

2、本發明主體均為PCB印刷板，結構簡單容易加工

3、本發明可以實現大角度掃描(±66°)。

4、本發明天線單元方向圖可以隨輸入端口相差變化，在掃描角度在±42°之間時，元因子和陣因子的最大波束指向可以為同一角度。