全并馈共口径双极化波导缝隙滤波天线阵列系统技术方案

本发明专利技术涉及一种全并馈共口径双极化波导缝隙滤波天线阵列系统，由四个1/4天线阵面通过和差馈电网络对称设置形成，每个1/4天线阵面级联直线型频变耦合滤波器；其中，每个1/4天线阵面包含：功分波导层，设置在该功分波导层上方的多个子阵天线单元；每个子阵天线单元包含按2

【技术实现步骤摘要】
全并馈共口径双极化波导缝隙滤波天线阵列系统


[0001]本专利技术涉及一种双极化波导缝隙天线阵列系统，具体是指一种全并馈共口径双极化波导缝隙滤波天线阵列系统，属于天线设计领域，主要应用于导引头和无线通信系统等领域。

技术介绍

[0002]随着当前对精确制导要求的不断提高，对探测能力也相应的提出了更高的要求。为了能进一步提高导引头的探测精度和抗干扰能力，因此要求微波/ 毫米波探测系统具有变极化功能。作为变极化探测系统中的重要组成部分，双极化天线是其中的研究重点之一，正获得越来越广泛的关注。
[0003]相比于单极化天线只能接收和/或发送同一种极化的信号或电磁波，双极化天线具有在互不干扰的情况下同时接收和/或发送工作在同一频带宽度内的两个极化方向互相垂直的信号或电磁波的优点。同时双极化天线还提高了频带的利用率，节约了频率资源。
[0004]通过双极化天线可以探测目标回波的极化特性，用于测量目标的极化散射矩阵。因为极化散射矩阵中不仅有幅度信息，也有相位信息，因此为探测系统提供了更多的目标回波信息。通过研究不同目标的极化及其统计特性，提取表征不同目标的参数集，可以对目标进行精确分类、识别和选择。因此，在末制导系统使用双极化天线技术，可以增加获取的信息量，提高目标的检测能力，对小型化、多极化、高效率末制导系统的发展具有重要意义。
[0005]现有技术中，双极化平面天线主要有微带天线和波导缝隙天线两种形式。然而，微带天线存在损耗较大和易互耦的不足，使得天线的辐射效率较低，导致天线的增益受限。而传统的双极化波导缝隙天线的驻波阵列通常采用串联馈电方式来激励辐射缝隙，而串联馈电的驻波阵列存在长线效应，导致天线的工作带宽受到了限制。
[0006]但是，相比较而言，双极化波导缝隙天线因其具有的宽带、共口径以及低剖面等优点，仍然被越来越广泛的应用。并且，高性能的共口径双极化波导缝隙阵列天线在机载和弹载雷达系统和卫星通信系统建设上也有着有广阔的应用前景。
[0007]由于电磁频谱的有限，随着天线的数量和种类越来越多，频段间的相互干扰正逐渐成为一个影响天线性能的重要问题。而且，对于多频段多端口天线，端口之间的互耦也会影响天线的性能。针对上述问题，可以通过提高天线的带外抑制来避免因为频段重叠而带来的耦合问题。因此，设计一种高性能的滤波天线阵列系统可以有效的解决因频段重叠而导致互耦的问题，同时不改变原有的天线性能。
[0008]基于上述，本专利技术提供一种全并馈共口径双极化波导缝隙滤波天线阵列系统，具有宽带、高增益、低副瓣、低交叉极化和高集成度的优点，从而解决现有技术中存在的缺点和限制。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种全并馈共口径双极化波导缝隙滤波天线阵列系统，可实
现两个方向的线极化辐射，并可有效抑制工作带宽之外的干扰信号，具有宽带、高增益、低副瓣、低交叉极化和高集成度的优点。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供一种全并馈共口径双极化波导缝隙滤波天线阵列系统，由四个1/4天线阵面通过和差馈电网络形成，该四个1/4天线阵面按x轴和y轴对称设置，且每个1/4天线阵面均级联直线型频变耦合滤波器；其中，每个所述的1/4天线阵面包含：功分波导层，以及排列设置在该功分波导层上方的多个子阵天线单元；所述的子阵天线单元包含按2
×
2 结构排列设置的双极化辐射天线单元；所述的双极化辐射天线单元包含：由上至下依次设置的双极化“十”字型缝隙单元辐射层，四脊传输波导层，双极化耦合缝隙层，垂直极化馈电网络层，水平极化耦合缝隙层和水平极化馈电网络层。
[0011]所述的双极化“十”字型缝隙单元辐射层上按2
×
2的排列结构开设有四个“十”字型缝隙单元；每个“十”字型缝隙单元包含两个正交设置的波导缝隙，构成“十”字型缝隙，且两个波导缝隙的相位中心相同。
[0012]所述的四脊传输波导层设置在双极化“十”字型缝隙单元辐射层的正下方，包含：四脊方波导；四个波导段，设置在四脊方波导的顶面上，分别位于各个“十”字型缝隙单元的正下方，且每个所述波导段的尺寸大小均与“十”字型缝隙单元相同。
[0013]所述的双极化耦合缝隙层设置在四脊传输波导层的正下方，且该双极化耦合缝隙层的中心线与双极化“十”字型缝隙单元辐射层的中心线，以及与四脊传输波导层的中心线重合；所述的双极化耦合缝隙层上开设有两个正交设置的耦合缝隙，将水平极化波导及垂直极化波导馈入的能量耦合到四脊方波导。
[0014]所述的垂直极化馈电网络层设置在双极化耦合缝隙层的下方，当电磁波从垂直极化波导馈入时，直接通过双极化耦合缝隙层馈入四脊传输波导层的四脊方波导，将电磁波辐射到自由空间。
[0015]所述的水平极化耦合缝隙层设置在垂直极化馈电网络层的下方，包含水平方向设置的水平极化缝隙。
[0016]所述的水平极化馈电网络层设置在水平极化耦合缝隙层的下方，当电磁波从水平极化波导馈入时，其水平方向磁场分量直接通过水平极化耦合缝隙层馈入四脊传输波导层的四脊方波导，其垂直方向磁场分量经由水平极化耦合缝隙层的水平极化缝隙选取后馈入四脊传输波导层的四脊方波导，将电磁波辐射到自由空间。
[0017]所述的水平极化馈电网络层的中心线与双极化耦合缝隙层、双极化“十”字型缝隙单元辐射层、四脊传输波导层的中心线之间具有偏离。
[0018]所述的功分波导层包含：水平极化波导功分器、垂直极化波导功分器和三端口波导功分器；所述的水平极化波导功分器与水平极化馈电网络层设置在同一层，该水平极化波导功分器的中部两侧开设有枝节，底部开设有阶梯结构；所述的垂直极化波导功分器包含由上至下依次设置的输入端口层，过渡波导垂直极化耦合缝隙和两路输出端口层。所述的三端口波导功分器与垂直极化馈电网络层的输入端口层、水平极化馈电网络层的输入端口层设置在同一层，该三端口波导功分器的中部两侧开设有枝节，底部开设有阶梯结构。
[0019]所述的直线型频变耦合滤波器分别与垂直极化馈电网络层的输入端口、水平极化馈电网络层的输入端口级联；该直线型频变耦合滤波器包含：横向依次连接的第一谐振器，第二谐振器，第三谐振器和第四谐振器；其中，第一谐振器与第二谐振器之间通过第一耦合
窗口连接，第三谐振器和第四谐振器之间通过第三耦合窗口连接，第二谐振器和第三谐振器之间通过设置短路枝节作为第二耦合窗口连接。
[0020]综上所述，本专利技术所提供的全并馈共口径双极化波导缝隙滤波天线阵列系统，与现有技术相比，具有以下优点：
[0021]1、由十字型缝隙实现双极化辐射阵面，实现双极化共口径馈电网络；
[0022]2、可实现展宽带宽；
[0023]3、具有更高的辐射效率和增益，且增益在整个驻波带宽内稳定；
[0024]4、对天线口径内场的幅度分布容易控制，更易实现低副瓣；
[0025]5、通过设计简单的功分器及和差器结构实现馈电网络，降低加工难度和天线成本，有利于工程应用。
附图说明
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全并馈共口径双极化波导缝隙滤波天线阵列系统，其特征在于，由四个1/4天线阵面通过和差馈电网络形成，该四个1/4天线阵面按x轴和y轴对称设置，且每个1/4天线阵面均级联直线型频变耦合滤波器；其中，每个所述的1/4天线阵面包含：功分波导层，以及排列设置在该功分波导层上方的多个子阵天线单元；所述的子阵天线单元包含按2
×
2结构排列设置的双极化辐射天线单元；所述的双极化辐射天线单元包含：由上至下依次设置的双极化“十”字型缝隙单元辐射层，四脊传输波导层，双极化耦合缝隙层，垂直极化馈电网络层，水平极化耦合缝隙层和水平极化馈电网络层。2.如权利要求1所述的全并馈共口径双极化波导缝隙滤波天线阵列系统，其特征在于，所述的双极化“十”字型缝隙单元辐射层上按2
×
2的排列结构开设有四个“十”字型缝隙单元；每个“十”字型缝隙单元包含两个正交设置的波导缝隙，构成“十”字型缝隙，且两个波导缝隙的相位中心相同。3.如权利要求2所述的全并馈共口径双极化波导缝隙滤波天线阵列系统，其特征在于，所述的四脊传输波导层设置在双极化“十”字型缝隙单元辐射层的正下方，包含：四脊方波导；四个波导段，设置在四脊方波导的顶面上，分别位于各个“十”字型缝隙单元的正下方，且每个所述波导段的尺寸大小均与“十”字型缝隙单元相同。4.如权利要求3所述的全并馈共口径双极化波导缝隙滤波天线阵列系统，其特征在于，所述的双极化耦合缝隙层设置在四脊传输波导层的正下方，且该双极化耦合缝隙层的中心线与双极化“十”字型缝隙单元辐射层的中心线，以及与四脊传输波导层的中心线重合；所述的双极化耦合缝隙层上开设有两个正交设置的耦合缝隙，将水平极化波导及垂直极化波导馈入的能量耦合到四脊方波导。5.如权利要求4所述的全并馈共口径双极化波导缝隙滤波天线阵列系统，其特征在于，所述的垂直极化馈电网络层设置在双极化耦合缝隙层的下方，当电磁波从垂直极化波导馈入时，直接通过双极化耦合缝隙层馈入四脊传输波导...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，黄勇，鲁洵洵，马尧，李政，杜康明，李政伟，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：