频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线及使用方法技术

本发明专利技术公开一种频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线及使用方法，包括天线阵面，所述天线阵面包括Ns×Ns个天线子阵面，所述天线子阵面按照Ns行Ns列矩形栅格排布；所述天线子阵面包括Na×Na个平面模块化天线单元，所述天线子阵面中的所述平面模块化天线单元按照Na行Na列矩形栅格排布，Na为奇数；所述天线子阵面内部设置频率开关，所述平面模块化天线单元内部设置极化开关；本发明专利技术所述频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线能够实现天线阵列的工作频段、极化形式和阵列孔径同时可重构，满足战略电子对抗装备对抗高性能天线需求。

【技术实现步骤摘要】
频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线及使用方法
本专利技术涉及微波
，具体涉及一种频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线及使用方法。
技术介绍
随着在星载、球载、机载和舰载等平台上，需要实现的雷达、电子战、通信、导航等功能越来越多，导致各平台天线数量大幅增加。这就带来了诸多问题，包括天线互扰、电磁干扰和雷达散射面积的增大，以及与多重系统相关的维护问题。上述系统日益增长的功能需求，对现有平台的宝贵天线资源提出了更高的要求。包括电子对抗在内的各类装备平台的综合射频系统，均要求系统中的天线单元及阵列实现共用孔径。天线为了能够同时满足现代军事通讯、雷达功能的设计要求，往往既要保证所需的宽频段和高增益性能，又要在极为有限的空间内实现小体积、低剖面和高可靠性等个性化需求。上述要求在常规的天线设计中实现起来很困难，特别是超宽频带和多极化特性，但可重构天线技术通过可重构功能，能够较好满足上述需求，成为未来重要的解决途径之一。目前可重构天线的研究较多，有频率可重构、方向图可重构、极化可重构等等，但大部分是单个天线单元，可重构阵列天线研究较少，无法在一个天线阵列上实现工作频段、极化形式和阵列孔径同时可重构。鉴于上述缺陷，本专利技术创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本专利技术。
技术实现思路
为解决上述技术缺陷，本专利技术采用的技术方案在于，提供一种频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线，包括天线阵面，所述天线阵面包括Ns×Ns个天线子阵面，所述天线子阵面按照Ns行Ns列矩形栅格排布；所述天线子阵面包括Na×Na个平面模块化天线单元，所述天线子阵面中的所述平面模块化天线单元按照Na行Na列矩形栅格排布，Na为奇数；所述天线子阵面内部设置频率开关，所述平面模块化天线单元内部设置极化开关。较佳的，所述平面模块化天线单元均包括双极化辐射振子、介质基板、接地片、金属短路柱、馈电柱和金属反射板；所述双极化辐射振子包括水平辐射振子和垂直辐射振子，所述水平辐射振子和所述垂直辐射振子均位于所述介质基板上，所述馈电柱包括水平极化馈电柱和垂直极化馈电柱，且所述水平辐射振子通过所述水平极化馈电柱馈电，所述垂直辐射振子通过所述垂直极化馈电柱馈电；所述金属短路柱穿过所述介质基板分别与所述双极化辐射振子和所述金属反射板连接；所述接地片位于所述介质基板下方，并与位于所述接地片下方的所述金属短路柱相连，所述水平极化馈电柱与所述垂直极化馈电柱之间设置所述极化开关。较佳的，建立xoy坐标系，设定x轴平行于水平方向；y轴平行于垂直方向，根据位置对所述天线子阵面中的各所述平面模块化天线单元进行编号，顺序为从上至下、从左至右，编号为：NcNr(Nc，Nr＝1，2，...，Na)；Nc为行序号，Nr为列序号；对所述天线子阵面中第一列的所述平面模块化天线单元设置所述频率开关：从上至下行序号为奇数的所述平面模块化天线单元的所述垂直辐射振子之间设置所述频率开关，且两两所述平面模块化天线单元相邻的所述垂直辐射振子之间设置所述频率开关。较佳的，对所述天线子阵面中最后一行的所述平面模块化天线单元设置所述频率开关：从左至右列序号为奇数的所述平面模块化天线单元的所述水平辐射振子之间设置所述频率开关，且两两所述平面模块化天线单元相邻的所述水平辐射振子之间设置所述频率开关。较佳的，所述介质基板材质为RogersRO4350。较佳的，所述介质基板为矩形。较佳的，所述双极化辐射振子为2个对称的五边形铜箔，五边形的尖头指向外侧。较佳的，所述接地片为圆形铜箔。较佳的，所述频率开关选择贴片开关，所述极化开关为单刀双掷开关。较佳的，一种频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线的使用方法，在f1～f2的工作频段下存在四种工作状态：处于工作状态一时所有频率开关处于断开状态，所有极化开关连通水平极化，垂直极化端口处于负载态；天线阵面辐射水平极化波，所有天线单元水平极化进行激励参与阵面辐射，天线阵面的工作频段为f1～f2，实现两维±45°扫描，激励端口数为Ns×Ns×Na×Na；处于工作状态二时所有频率开关处于断开状态，所有极化开关连通垂直极化，水平极化端口处于负载态；天线阵面辐射垂直极化波，工作频段和激励端口数与工作状态一相同；处于工作状态三时所有频率开关处于导通状态，所有极化开关连通水平极化，垂直极化端口处于负载态；天线子阵面中仅最后一行中央水平极化端口进行激励，其余水平极化端口均处于负载态，天线阵面工作频段为f1/Na～f2/Na，实现频率可重构，激励端口数为Ns×Ns；处于工作状态四时所有频率开关处于导通状态，所有极化开关连通垂直极化，水平极化端口处于负载态；天线子阵面中仅第一列中央垂直极化端口进行激励，其余垂直极化端口均处于负载态，天线阵面工作频段和激励端口数与工作状态三相同。与现有技术比较本专利技术的有益效果在于：1，本专利技术所述频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线能够实现天线阵列的工作频段、极化形式和阵列孔径同时可重构，满足战略电子对抗装备对抗高性能天线需求；2，本专利技术中的一种频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线，通过频率开关和极化开关实现了天线阵面频率可重构，大幅度展宽了天线阵面的工作带宽，同时实现了极化可重构，便于进行极化选择；3，本专利技术中的一种频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线，通过天线子阵面拼接实现模块化扩展，进而实现孔径可重构，可满足阵面高增益等需求；4，本专利技术中的频率开关与天线阵面高度集成，降低了开关对原天线阵面的影响，保证了天线阵面不同工作状态之间切换的稳定性。附图说明图1为所述频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线在实施例中的俯视图；图2为所述频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线在实施例中天线子阵面的俯视图；图3为所述频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线在实施例中阵列天线单元的结构示意图；图4为所述频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线在实施例中处于工作状态一和工作状态二时天线单元激励端口扫描45°有源驻波；图5为所述频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线在实施例中处于工作状态一时天线单元水平极化在E面辐射方向图；图6为所述频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线在实施例中处于工作状态二时天线单元垂直极化在E面辐射方向图；图7为所述频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线在实施例中处于工作状态三和工作状态四时天线子阵面激励端口扫描45°有源驻波图；图8为所述频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线在实施例中处于工作状态三时天线子阵面水平极化在E面辐射方向图；图9为所述频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线在实施例中处于工作状态四时天线子阵面垂直极化在E面辐射方向图。图中数字表示：1-天线阵面；2-天线子阵面；3-平面模块化天线单元；4-频率开关；31-双极化辐射振子；32-介质基板；33-接地片；34-馈电柱；35-金属短路柱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线，其特征在于，包括天线阵面，所述天线阵面包括Ns×Ns个天线子阵面，所述天线子阵面按照Ns行Ns列矩形栅格排布；所述天线子阵面包括Na×Na个平面模块化天线单元，所述天线子阵面中的所述平面模块化天线单元按照Na行Na列矩形栅格排布，Na为奇数；/n所述天线子阵面内部设置频率开关，所述平面模块化天线单元内部设置极化开关。/n

【技术特征摘要】
1.一种频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线，其特征在于，包括天线阵面，所述天线阵面包括Ns×Ns个天线子阵面，所述天线子阵面按照Ns行Ns列矩形栅格排布；所述天线子阵面包括Na×Na个平面模块化天线单元，所述天线子阵面中的所述平面模块化天线单元按照Na行Na列矩形栅格排布，Na为奇数；
所述天线子阵面内部设置频率开关，所述平面模块化天线单元内部设置极化开关。


2.如权利要求1所述的频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线，其特征在于，所述平面模块化天线单元均包括双极化辐射振子、介质基板、接地片、金属短路柱、馈电柱和金属反射板；所述双极化辐射振子包括水平辐射振子和垂直辐射振子，所述水平辐射振子和所述垂直辐射振子均位于所述介质基板上，所述馈电柱包括水平极化馈电柱和垂直极化馈电柱，且所述水平辐射振子通过所述水平极化馈电柱馈电，所述垂直辐射振子通过所述垂直极化馈电柱馈电；所述金属短路柱穿过所述介质基板分别与所述双极化辐射振子和所述金属反射板连接；所述接地片位于所述介质基板下方，并与位于所述接地片下方的所述金属短路柱相连，所述水平极化馈电柱与所述垂直极化馈电柱之间设置所述极化开关。


3.如权利要求2所述的频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线，其特征在于，建立xoy坐标系，设定x轴平行于水平方向；y轴平行于垂直方向，
根据位置对所述天线子阵面中的各所述平面模块化天线单元进行编号，顺序为从上至下、从左至右，编号为：NcNr(Nc，Nr＝1，2，...，Na)；Nc为行序号，Nr为列序号；
对所述天线子阵面中第一列的所述平面模块化天线单元设置所述频率开关：从上至下行序号为奇数的所述平面模块化天线单元的所述垂直辐射振子之间设置所述频率开关，且两两所述平面模块化天线单元相邻的所述垂直辐射振子之间设置所述频率开关。


4.如权利要求3所述的频率、孔径、极化同时可重构模块化阵列天线，其特征在于，对所述天线子阵面中最后一行的所述平面模块化天线单元设置所述频率开关：从左至右列序号为奇数的所述平面模块化天线单元的所述水平辐射振子之间设置所述频率开关，且...

【专利技术属性】
技术研发人员：方佳，朱庆超，邹文慢，王泉，陶蕾，金谋平，戴跃飞，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：安徽;34