一种两维波束赋形的无源天线阵列制造技术

技术编号:18258757 阅读:96 留言:0更新日期:2018-06-20 09:45
本发明专利技术公开了一种两维独立波束赋形的无源天线阵列,包括实现俯仰维波束赋形的俯仰维线阵,转接结构,实现方位维波束赋形的方位维功分网络以及总馈电口。俯仰维线阵采用印刷振子作为天线单元,并设计了全并馈威尔金森功分网络实现幅相加权;方位维功分网络采用波导全并馈形式,以实现方位维波束赋形所需的幅相加权;俯仰维线阵通过转接结构连接至方位维功分网络的各支路上,实现方位维功分网络对各俯仰维线阵的良好馈电;总馈电口连接至方位维功分网络的总口,并给方位维功分网络进行馈电。本发明专利技术可实现相互独立的两维波束赋形,利于设计与实现,并且方位维功分网络所采用的波导形式可以提高天线效率。

【技术实现步骤摘要】
一种两维波束赋形的无源天线阵列
本专利技术涉及天线阵列
,特别是一种两维波束赋形的无源天线阵列。
技术介绍
随着现代电子对抗技术、电子侦察系统的快速发展,在无线通信、雷达探测中,天线作为电磁波的收发部件,是无线电系统的重要组成部分,而且针对不同的应用场合,往往对天线具有不同的要求。例如,对空通信和探测要求下,一方面天线通常要求对地实现低副瓣,以期减少电磁波照射到地面后,地面物体产生的反射所造成的多路径干扰;另一方面则希望对空实现宽波束或者进行扫描,以实现空域的覆盖,避免通信、雷达探测盲区的出现。方位维则往往有相对于俯仰维有不同的要求,例如,在雷达探测领域往往需要确定目标的方位角,因此希望方位维实现窄波束低副瓣,从而避免杂波干扰。因此,根据不同的应用场合,方位维和俯仰维往往需要分别进行赋形,考虑到成本,针对两维赋形的无源天线阵列具有很大的需求。但是现有技术中尚无相关描述。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种两维波束赋形的无源天线阵列。实现本专利技术目的的技术解决方案为:一种两维波束赋形的无源天线阵列,包括总馈电口、方位维功分网络、转接结构和俯仰维线阵;所述总馈电口位于方位维功分网络的总口,给所述方位维功分网络提供射频信号;所述转接结构位于方位维功分网络和俯仰维线阵之间,用于连接方位维功分网络各支路和对应的俯仰维线阵,所述方位维功分网络通过转接结构给各个俯仰维线阵提供射频信号。本专利技术与现有技术相比,其显著优点为:(1)两维赋形相互独立,利于设计与实现;(2)各部分有独立接口,利于测试与调试;(3)俯仰维线阵PCB加工工艺易实现,大批量成本低;(4)方位维波导网络损耗低,易于实现高效率,高增益。附图说明图1为本专利技术一种两维波束赋形无源天线阵列整体结构框架。图2为本专利技术一种两维波束赋形无源天线阵列俯仰维线阵结构图。图3为本专利技术一种两维波束赋形无源天线阵列方位维功分网络结构图。图4为本专利技术一种俯仰维“余割平方”波束赋形方位维低副瓣赋形的天线阵列整体结构。图5为本专利技术一种俯仰维“余割平方”波束赋形方位维低副瓣赋形的天线阵列俯仰维线阵结构图。图6为本专利技术一种俯仰维“余割平方”波束赋形方位维低副瓣赋形的天线阵列方位维功分网络结构图。图7为本专利技术一种俯仰维“余割平方”波束赋形方位维低副瓣赋形的天线阵列工作在16GHz时俯仰维的辐射方向图。图8为本专利技术一种俯仰维“余割平方”波束赋形方位维低副瓣赋形的天线阵列工作在16.5GHz时俯仰维的辐射方向图。图9为本专利技术一种俯仰维“余割平方”波束赋形方位维低副瓣赋形的天线阵列工作在17GHz时俯仰维的辐射方向图。图10为本专利技术一种俯仰维“余割平方”波束赋形方位维低副瓣赋形的天线阵列工作在16GHz时方位维的辐射方向图。图11为本专利技术一种俯仰维“余割平方”波束赋形方位维低副瓣赋形的天线阵列工作在16.5GHz时方位维的辐射方向图。图12为本专利技术一种俯仰维“余割平方”波束赋形方位维低副瓣赋形的天线阵列工作在17GHz时方位维的辐射方向图。具体实施方式本专利技术的一种两维波束赋形的无源天线阵列,包括总馈电口4、方位维功分网络2、转接结构3和俯仰维线阵1;所述总馈电口4位于方位维功分网络2的总口,给所述方位维功分网络2提供射频信号;所述转接结构3位于方位维功分网络2和俯仰维线阵1之间,用于连接方位维功分网络2各支路和对应的俯仰维线阵1,所述方位维功分网络2通过转接结构3给各个俯仰维线阵1提供射频信号。所述多个俯仰维线阵1相互平行,并垂直于方位维功分网络2放置,组成阵面;各个俯仰维线阵1的结构相同,均包括若干等间距线性排列的天线单元6。所述转接结构3采用同轴线形式的连接器。所述俯仰维线阵1内部的俯仰维功分网络5和方位维功分网络2均采用全并馈形式。所述俯仰维线阵1内部的俯仰维功分网络5采用威尔金森功分器实现所需功分,从而实现俯仰维波束赋形中,各天线单元6所需的幅度权值;采用移动T形结位置的方法,实现俯仰维波束赋形中各天线单元6所需相位权值;俯仰维线阵1采用印刷振子作为天线单元6。所述方位维功分网络2为波导形式,具体采用波导H面T形功分器实现功率分配,通过移动功分器输入端口相对于T形功分器中心位置的方法实现所需的功分比,从而实现方位维波束赋形所需幅度权值,采用整体移动T形功分器位置的方法实现方位维波束赋形所需相位权值。所述俯仰维线阵1内部的俯仰维功分网络5周围铺上带接地孔的金属层,并在外侧放置金属屏蔽盒;俯仰维线阵1采用SMP接口作为射频接口。所述总馈电口4采用SMA接口作为射频接口,方位维功分网络2各支路采用SMP接口作为射频接口,方位维功分网络2总波导口和总馈电口4所采用的SMA接口之间采用台阶进行过渡;方位维功分网络2各支路波导口和各支路所采用SMP接口之间采用台阶进行过渡。所述俯仰维线阵1实现“余割平方”波束赋形,方位维功分网络2实现低副瓣赋形。所述俯仰维线阵1长95mm,高50mm;方位维功分网络2长527mm,宽226mm。本专利技术一种两维波束赋形无源天线阵列中,方位维波导网络损耗低,易于实现高效率,高增益。下面进行更详细的描述。一种两维波束赋形的无源天线阵列,所述天线阵分为四部分。第一部分为俯仰维线阵;第二部分为方位维功分网络;第三部分为转接结构,第四部分为总馈电口。第一步,采用印刷振子作为天线单元,采用全并馈的,基于威尔金森功分器的微带功分网络,作为俯仰维线阵所用幅相加权网络,俯仰维的波束赋形通过该功分网络实现;在PCB形式的俯仰维线阵所采用的俯仰维功分网络周围,铺上连接有金属化过孔的金属层,以及金属屏蔽盒以抑制馈电网络寄生辐射降低副瓣,俯仰维功分网络总口接一SMP接口,作为俯仰维线阵的射频输入(输出)口。第二步,方位维功分网络方采用全并馈的波导功分网络方案,通过该网络实现方位维的幅相加权,从而实现方位维的波束赋形。方位维功分网络各支路采用SMP接口,并设置波导SMP转换结构;方位维功分网络的总馈电口采用SMA接口,并设置波导SMA转换结构。第三步,将各俯仰维线阵的SMP接口,通过转接结构,连接至方位维功分网络各支路上的SMP接口,形成完整的二维天线阵列。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术两维波束赋形的无源天线,总馈电口4连接至方位维功分网络2的总口,方位维功分网络2中各支路口通过转接结构3接至俯仰维线阵1,通过俯仰维线阵1的俯仰维功分网络5,最终给天线单元6馈电。本专利技术的工作原理为:结合图1-3,微带平面天线阵列采用印刷振子作为天线单元6,天线单元6在俯仰维方向呈线性均匀排列,具体单元个数与间距根据实际俯仰维波束需求决定。天线单元6由俯仰维线阵1中的俯仰维功分网络5实现馈电,同时实现俯仰维波束赋形所需的幅相权值,俯仰维功分网络5总端口接至俯仰维SMP接口7。方位维方向,由多个相同的俯仰维线阵1组成,各个俯仰维线阵1平行排列,并且垂直于方位维功分网络2,形成阵面,俯仰维线阵1的具体数量和间距根据方位维波束赋形的要求决定。各个俯仰维线阵1,都通过俯仰维SMP接口7,经过转接接口3,连接至方位维功分网络2的各个支路上的支路SMP接口8,最终通过方位维功分网络2的合成,由总馈电口4实现射频信号的输入输出。其中,俯仰维的波束赋形由俯仰维功分网络5实现,方位维的波束赋形由方本文档来自技高网...
一种两维波束赋形的无源天线阵列

【技术保护点】
1.一种两维波束赋形的无源天线阵列,其特征在于,包括总馈电口[4]、方位维功分网络[2]、转接结构[3]和俯仰维线阵[1];所述总馈电口[4]位于方位维功分网络[2]的总口,给所述方位维功分网络[2]提供射频信号;所述转接结构[3]位于方位维功分网络[2]和俯仰维线阵[1]之间,用于连接方位维功分网络[2]各支路和对应的俯仰维线阵[1],所述方位维功分网络[2]通过转接结构[3]给各个俯仰维线阵[1]提供射频信号。

【技术特征摘要】
1.一种两维波束赋形的无源天线阵列,其特征在于,包括总馈电口[4]、方位维功分网络[2]、转接结构[3]和俯仰维线阵[1];所述总馈电口[4]位于方位维功分网络[2]的总口,给所述方位维功分网络[2]提供射频信号;所述转接结构[3]位于方位维功分网络[2]和俯仰维线阵[1]之间,用于连接方位维功分网络[2]各支路和对应的俯仰维线阵[1],所述方位维功分网络[2]通过转接结构[3]给各个俯仰维线阵[1]提供射频信号。2.根据权利要求1所述的两维波束赋形的无源天线阵列,其特征在于,多个俯仰维线阵[1]相互平行,并垂直于方位维功分网络[2]放置,组成阵面;各个俯仰维线阵[1]的结构相同,均包括若干等间距线性排列的天线单元[6]。3.根据权利要求2所述的两维波束赋形的无源天线阵列,其特征在于,转接结构[3]采用同轴线形式的连接器。4.根据权利要求3所述的两维波束赋形的无源天线阵列,其特征在于,俯仰维线阵[1]内部的俯仰维功分网络[5]和方位维功分网络[2]均采用全并馈形式。5.根据权利要求4所述的两维波束赋形的无源天线阵列,其特征在于,俯仰维线阵[1]内部的俯仰维功分网络[5]采用威尔金森功分器实现所需功分,从而实现俯仰维波束赋形中,各天线单元[6]所需的幅度权值;采用移动T形结位置的方法,实现俯仰维波束赋形中各天线单元[6]所需相位权值;俯仰维线阵...

【专利技术属性】
技术研发人员:王昊吴辰炜薛成
申请(专利权)人:南京理工大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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