[發明專利]一種低剖面寬帶寬角二維掃描雙極化相控陣天線及應用

在審

• 申請號: 202110976575.7
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113871865A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 鄭書峰;周娜;路建民;任學施;楊熙;胡偉;蔡元銘;趙魯豫;尹應增;高式昌
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q9/16;H01Q15/00;H01Q21/00;H01Q21/06;H01Q21/24
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

1.一種低剖面寬帶寬角二維掃描雙極化相控陣天線，其特征在于，所述低剖面寬帶寬角二維掃描雙極化相控陣天線由一個雙極化偶極子平面陣列、一塊金屬底板和一塊平面印刷超表面三個部分組成；

所述雙極化偶極子平面陣列放置于金屬底板和平面印刷超表面之間；

所述金屬底板與平面印刷超表面平行設置。

2.如權利要求1所述的低剖面寬帶寬角二維掃描雙極化相控陣天線，其特征在于，所述的雙極化偶極子平面陣列由兩個相互正交嵌套的單極化偶極子平面陣列組成；

每個單極化偶極子平面陣列由M個平行排列的單極化偶極子直線陣列構成；

每個單極化偶極子直線陣列印刷在一塊與金屬底板垂直的介質基板上且包括N個緊耦合偶極子單元和兩個邊緣延伸部分，從而每個單極化偶極子平面陣列包含M×N個按照矩形柵格排布的緊耦合偶極子單元以及2M個邊緣延伸部分。

3.如權利要求2所述的低剖面寬帶寬角二維掃描雙極化相控陣天線，其特征在于，所述的緊耦合偶極子單元包含激勵偶極子、集成式Marchand巴倫、寄生偶極子和耦合貼片；

激勵偶極子印刷在介質基板的反面，其兩臂隔開且每一臂由半圓形的起始段和末端切槽的矩形段構成；

集成式Marchand巴倫的信號層和地板層分別印刷在介質基板的正面和反面，地板層與激勵偶極子的兩臂連接從而為激勵偶極子提供饋電；

寄生偶極子為矩形條狀，印刷在激勵偶極子的上方且與激勵偶極子平行；

耦合貼片為中心切槽的矩形片狀，印刷在介質基板的正面，耦合貼片位于相鄰激勵偶極子末端的中心且與激勵偶極子有重疊區域。

4.如權利要求2所述的低剖面寬帶寬角二維掃描雙極化相控陣天線，其特征在于，所述的單極化偶極子直線陣列的邊緣延伸部分印刷在介質基板的反面，由末端切槽的矩形段和梯形段組成；

邊緣延伸部分的矩形段與印刷在介質基板正面的耦合貼片有重疊區域。

5.如權利要求3所述的低剖面寬帶寬角二維掃描雙極化相控陣天線，其特征在于，所述的集成式Marchand巴倫在相控陣天線的工作頻率的低頻區抵消緊耦合偶極子單元的阻抗感性部分，獲得比緊耦合偶極子單元或Marchand巴倫獨立工作時更寬的工作頻帶。

6.如權利要求3所述的低剖面寬帶寬角二維掃描雙極化相控陣天線，其特征在于，集成式Marchand巴倫的信號層由彎折的階梯阻抗變換段、地板層開縫區域對應的固定線寬阻抗變換段和開路枝節組成，開路枝節包括一個梯形段和切角的矩形段。

7.如權利要求3所述的低剖面寬帶寬角二維掃描雙極化相控陣天線，其特征在于，集成式Marchand巴倫的地板層由地板區、枝節短路區、巴倫變換區和輸出饋電點組成；

巴倫變換區內與信號層的固定線寬阻抗變換段對應的一側刻蝕有多個寬度逐漸變化的縫隙以改善集成式Marchand巴倫對緊耦合偶極子單元的阻抗變換效果；

輸出饋電點由兩組與激勵偶極子兩臂相連的連接段組成，每一組均關于激勵偶極子對稱分布。

8.如權利要求1所述的低剖面寬帶寬角二維掃描雙極化相控陣天線，其特征在于，所述的平面印刷超表面用以改善相控陣天線在寬角掃描時的阻抗匹配狀況；

平面印刷超表面由印刷在介質基板單面的方形環貼片陣列構成，陣列呈矩形周期排布且周期顯著小于緊耦合偶極子單元的排布周期。

9.一種如權利要求1～8任意一項所述低剖面寬帶寬角二維掃描雙極化相控陣天線在雷達、通信、導航以及電子戰系統中的應用。