[發明專利]一種收發共陣面有限掃描天線陣及設計方法

有效

• 申請號: 202110253317.6
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN113036453B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 鄭治;陳明;汪偉;張洪濤;黃曉麗;羅彥彬
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q21/06
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務所(普通合伙) 34153
• 代理人: 王瑞

本發明公開一種收發共陣面有限掃描天線陣及設計方法，包括接收天線陣和發射天線陣，所述接收天線陣包括若干接收大子陣模塊和若干接收小子陣模塊，所述發射天線陣包括若干發射子陣模塊，所述接收大子陣模塊環形排列在所述發射子陣模塊外側，所述接收小子陣模塊設置在所述接收大子陣模塊和所述發射子陣模塊之間；本發明通過三種模塊組成的全陣面，降低陣面布局的優化設計復雜度，也保留了一定的優化設計空間，同時也降低了工程設計實現難度。

技術領域

本發明涉及微波天線技術領域，具體涉及一種收發共陣面有限掃描天線陣及設計方法。

背景技術

相控陣天線的波束掃描由計算機控制，能夠靈活迅速地改變波束指向和波束形狀。天線波束在空間的掃描幾乎是無慣性的，這使得采用相控陣天線體制的雷達系統可以完成對多達數百批目標實施搜索、跟蹤、編碼、識別和分類的多任務功能。因此，相控陣天線獲得了越來越廣泛的應用。

隨著大型二維固態有源相控陣天線的研制，發現T/R組件占整個造價成本的70％～80％，因此，在確保天線輻射性能的前提條件下，盡可能的減少T/R組件的數量，工程意義重大。有限掃描天線陣通過增大天線單元間距(一般大于一個波長)，在保持天線陣口徑面積一定的條件下，可以顯著減少天線單元數及相應的T/R組件數。為抑制由單元間距大于一個波長所引起的柵瓣，有限掃描天線陣通常采用天線子陣或者高增益單元來代替常規天線單元，在保留對限定區域的電掃描能力的同時，不僅可以降低系統成本，還可以減小系統功耗，簡化系統結構設計。同時，有限掃描天線陣配合以機械掃描，先機械定點至某個區域的中心，再通過兩維有限電掃描實現該區域的波束覆蓋，可以擴展有限掃描天線陣的工作范圍至多個不同區域。綜合上述原因，有限掃描天線陣得到了廣泛的研究和應用。

針對一些應用場景，例如彈道測量，接收天線陣與發射天線陣需要同時工作。這時，通常有兩種設計方案。一種是收發共用一副天線陣面，利用雙工器來隔離接收信號與發射信號。這種設計整個天線陣面結構緊湊，集成度高，但是天線陣需要進行寬帶設計(或共口徑設計)，以覆蓋接收頻段與發射頻段，設計難度大。同時，由于接收與發射有源通道集成在一起，對系統的熱設計和電磁兼容設計也提出很大的挑戰，結構設計也較為復雜。另一種設計方案是接收天線陣與發射天線陣分為兩個陣面，這大大降低了系統的電訊與結構設計難度，但兩個陣面占用更多的空間，不適合應用于承載平臺空間有限和對系統有靈活機動需求的場合。

鑒于上述缺陷，本發明創作者經過長時間的研究和實踐終于獲得了本發明。

發明內容

為解決上述技術缺陷，本發明采用的技術方案在于，提供一種收發共陣面有限掃描天線陣，包括接收天線陣和發射天線陣，所述接收天線陣包括若干接收大子陣模塊和若干接收小子陣模塊，所述發射天線陣包括若干發射子陣模塊，所述接收大子陣模塊環形排列在所述發射子陣模塊外側，所述接收小子陣模塊設置在所述接收大子陣模塊和所述發射子陣模塊之間。

較佳的，所述接收大子陣模塊、所述接收小子陣模塊和所述發射子陣模塊均呈對稱結構排列。

較佳的，所述接收大子陣模塊、所述接收小子陣模塊和所述發射子陣模塊均設置為矩形陣面。所述接收小子陣模塊和所述發射子陣模塊的陣面尺寸相同。

較佳的，所述接收小子陣模塊的陣面長邊尺寸和所述接收大子陣模塊的陣面長邊尺寸之比為m∶n，所述接收小子陣模塊的陣面寬邊尺寸和所述接收大子陣模塊的陣面寬邊尺寸之比為m∶n，其中m＜n。

較佳的，一種所述收發共陣面有限掃描天線陣的設計方法，包括步驟：

S1，設置所述發射天線陣和初始接收天線陣，所述初始接收天線陣包括若干所述接收大子陣模塊，所述發射天線陣包括若干發射子陣模塊，計算所述發射天線陣和所述初始接收天線陣的方向圖；