一维相扫天线阵列制造技术

本发明专利技术公开了一种一维相扫天线阵列，包括介质基板以及平行等间距设置在介质基板上的N个辐射单元，所述辐射单元单独馈电，通过改变每个辐射单元的激励幅度与相位形成低副瓣波束扫描，所述辐射单元为左右对称的串联微带线阵本发明专利技术将E面作为俯仰面在辐射单元内部进行低副瓣处理，在H面上通过控制每个辐射单元的激励幅度与相位对水平面进行低副瓣扫描。最后实现了在±50°的波束扫描范围内，增益不低于18dB，副瓣电平低于‑15dB。

One-dimensional phase-scan antenna array

【技术实现步骤摘要】
一维相扫天线阵列
本专利技术涉及天线技术，尤其涉及一种一维相扫天线阵列。
技术介绍
相控阵就是通过控制阵列天线单元的相位来达到波束自动扫描的阵列。同普通阵列相比，相控阵具有波束的快速扫描能力、波束形状的捷变能力、空间功率的合成能力、天线与雷达平台共形能力和多波束形成能力。综合这些优点，可以说车载相控阵雷达时未来的一种发展趋势，它能提供波束的快速扫描，覆盖范围广，而且波束合成，作用距离远，对于车载雷达来说，只需要波束在水平方向进行大范围的扫描，并且要具有较低的副瓣电平。在相控阵天线的设计过程中，天线阵元之间的互耦效应会大大降低天线的性能，对输入阻抗和匹配以及阵列增益等都有影响，因此相控阵天线的设计难度较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种一维相扫天线阵列，在一个方向上进行大范围的快速扫描并且大大降低副瓣电平。实现本专利技术的技术解决方案为：一种一维相扫天线阵列，包括介质基板以及平行等间距设置在介质基板上的N个辐射单元，所述辐射单元单独馈电，通过改变每个辐射单元的激励幅度与相位形成低副瓣波束扫描，所述辐射单元为左右对称的串联微带线阵。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：(1)本专利技术在整个扫描范围内副瓣电平低至-15dB；(2)本专利技术扫描范围在方位面上的-50°到50°，覆盖空间广；(3)本专利技术的天线小型化，满足车载需求。下面结合附图对本专利技术做进一步详细的描述。附图说明图1为子辐射单元微带贴片天线图。图2为子辐射单元S11参数结果图。图3为子辐射单元二维方向图。图4为一维相扫微带天线阵列图。图5为辐射单元间距d＝0.4λ的相扫天线阵列二维方向图。图6为辐射单元间距d＝0.5λ的相扫天线阵列二维方向图。图7为相扫天线S11参数结果图。图8为相扫天线二维方向图。图9为相扫阵天线在水平方向0°到50°的波束扫描方向图。图10为相扫阵天线在水平方向-50°到0°的波束扫描方向图。图11为相扫天线在扫描角度-55°方向图。具体实施方式一种一维相扫天线阵列，包括介质基板以及平行等间距设置在介质基板上的N个辐射单元，所述辐射单元单独馈电，通过改变每个辐射单元的激励幅度与相位形成低副瓣波束扫描，所述辐射单元为左右对称的串联微带线阵。将E面作为俯仰面在辐射单元内部进行低副瓣处理，在H面上通过控制每个辐射单元的激励幅度与相位对水平面进行低副瓣扫描。进一步的实施例中，相邻两个辐射单元的间距为0.5个波长。进一步的实施例中，所述串联微带线阵包括通过微带线串联的4个辐射贴片。进一步的实施例中，所述辐射贴片的宽度分别为W1＝1.4mm，W2＝0.81mm，长度分别为L1＝1.06mm，L2＝1.08mm，相邻两个辐射贴片的间距分别为：d1＝1.14mm，d2＝1.19mm。进一步的实施例中，所述辐射单元通过等长微带线馈电。进一步的实施例中，所述介质基板介电常数为3.04，厚度为0.127mm，材料为RO3003。进一步的实施例中，N取12。下面结合实施例对本专利技术做进一步解释。实施例1如图1所示，本实施例中，一维相扫天线阵列，包括介质基板以及平行等间距设置在介质基板上的12个辐射单元，所述辐射单元单独馈电，通过改变每个辐射单元的激励幅度与相位形成低副瓣波束扫描，所述辐射单元为左右对称的串联微带线阵。串联微带线阵包括通过微带线串联的4个辐射贴片。由切比雪夫综合法求出个辐射贴片的宽度分别为W1＝1.4mm，W2＝0.81mm，经HFSS仿真优化后，辐射贴片的长度分别为L1＝1.06mm，L2＝1.08mm，相邻两个辐射贴片的间距分别为：d1＝1.14mm,d2＝1.19mm。本实施例中，介质基板的厚度设置为0.127mm，采用的材料是RO3003，介电常数为3.04。如图2所示，每一组辐射单元经仿真后得到中心频率为77GHz，对应的S11＝-23dB，S11<-10dB的带宽为1.1GHz，满足阻抗带宽要求。如图3所示，辐射单元的增益为12.8dB，E面波束宽度为24°，H面波束宽度为65°，副瓣电平SLL＝18.4dB。如图4所示，本实施例的12*4一维相扫天线阵列，辐射单元按H面等距排列，使得相控阵天线具备了水平角±50°波束扫描能力的同时，也具备低副瓣的优点。本实施例中对于辐射单元的间距d的选取，既要保证在波束扫描的范围内不出现栅瓣，还要保证辐射单元之间的耦合不能太大。如图5所示，当单元间距d＝0.4λ时，出现了强烈的耦合，天线的方向图已经发生严重变形；如图6所示，当单元间距d＝0.5λ时，可以看出天线的方向图并没有受到太大的影响，而且又能满足栅瓣抑制条件，所以选取天线单元间距d＝0.5λ。经HFSS对相控阵天线仿真，如图7所示，在77GHz处，S11＝-19.5dB，S11<-10dB的带宽为1.1GHz。如图8所示，天线增益达到了21.9dB，副瓣电平SLL＝-19.1dB，作为俯仰方向的E面波束宽度为24°，作为水平方向的H面波束宽度为8.9°。分析可知，只要改变每个辐射单元的相位，就可以让波束在水平方向进行扫描，扫描的角度，与递变相位差α有关，α越大，扫描的角度越大，如表1所示，改变阵列的递进相位差α，得到对应的波束扫描的数据。如图9和图10所示，在-50°到50°的扫描范围内，天线的增益都保持在18dB以上，副瓣电平都小于-15dB，性能优良，满足车载需求。如图11所示，在扫描角度为-55°时，在80°左右出现了一个栅瓣，且增益为17.8dB，副瓣电平为-14.1dB，性能明显下降。表1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一维相扫天线阵列，其特征在于，包括介质基板以及平行等间距设置在介质基板上的N个辐射单元，所述辐射单元单独馈电，通过改变每个辐射单元的激励幅度与相位形成低副瓣波束扫描，所述辐射单元为左右对称的串联微带线阵。

【技术特征摘要】
1.一种一维相扫天线阵列，其特征在于，包括介质基板以及平行等间距设置在介质基板上的N个辐射单元，所述辐射单元单独馈电，通过改变每个辐射单元的激励幅度与相位形成低副瓣波束扫描，所述辐射单元为左右对称的串联微带线阵。2.根据权利要求1所述的一维相扫天线阵列，其特征在于，相邻两个辐射单元的间距为0.5个波长。3.根据权利要求1所述的一维相扫天线阵列，其特征在于，所述串联微带线阵包括通过微带线串联的4个辐射贴片。4.根据权利要求3所述的一维相扫天线阵列，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭树生，王婧雯，吴礼，刘钧，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32