本发明专利技术属于雷达天线领域，提出了一种60
【技术实现步骤摘要】
一种60
°
斜极化超宽带低剖面阵列天线单元
[0001]本专利技术涉及雷达天线领域。
技术介绍
[0002]目前在相控阵雷达领域，要求面阵具有超宽带和低剖面特性，还需要面阵具有特定的极化形式，例如水平、垂直线极化或椭圆极化等。而在侦测系统中，为了能侦测到水平极化和垂直极化的信号，通常天线要设计成双极化形式。实际为了减小多极化侦测系统的复杂性，往往将天线设计为45
°
斜极化，这样水平分量和垂直分量都能接收，且极化增益相同，带来的缺点是侦测对方主极化的天线增益下降。如果要求垂直极化增益大于水平极化增益，则需要特殊的偏极化形式，例如偏离水平方向60
°
斜极化(极化角度以地面为参考系)。
[0003]对于60
°
斜极化超宽带阵列，通常的方案为先设计超宽带的垂直极化阵列，之后在阵面正上方覆盖宽带极化罩，将垂直极化偏转为60
°
斜极化。由于极化罩的存在，天线整体高度较高，不利于低剖面的实现。另一种设计方案，设计低剖面天线单元并斜60
°
方向摆放，采用紧耦合原理实现超宽带。由于60
°
方向上的相邻单元天线需要紧容性连接，会导致天线单元的横向电尺寸过大，单元内部出现自谐振，呈现出独立性，无法实现超宽带特性；如果60
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方向上相邻单元松容性连接，该模式下电流的不连续性也会导致带内出现谐振点，不利于实现阵列的超宽带特性。例如，设计一个8*16规模的60
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斜极化三倍频宽带阵列，方位面单元间距为高频点对应波长的一半，此时按照矩形栅格布阵，需要单元天线斜60
°
摆放，由几何关系可以确定单元横向尺寸约方位面间距的2倍，即高频点对应的一个波长，此时紧耦合原理不再适用，带宽受到限制。如果缩短单元天线的横向尺寸，在60
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方向上相邻单元无法形成紧容性连接，带内出现谐振点导致无法实现超宽频程。因此，对于60
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斜极化的阵列天线，同时实现超宽带和低剖面是一个难题。
技术实现思路
[0004]针对上述问题，本专利技术设计了一种适用于60
°
斜极化的超宽带低剖面阵列天线单元，解决了60
°
斜极化阵列设计中难以同时实现超宽带和低剖面的问题。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种60
°
斜极化超宽带低剖面阵列天线单元，其中天线单元为正六边形叠层结构，自下往上依次为金属反射板1，第一介质层2，第二介质层3，金属辐射层4，第三介质层5，馈电形式采用双探针馈电结构6；所述金属辐射层4刻蚀在第二介质层3的上表面，双探针馈电结构6垂直贯穿金属反射板1至金属辐射层4；所述金属辐射层4由三个中心旋转对称的飞镖状辐射臂组成，旋转角度为120
°
，且飞镖状辐射臂一端指向旋转中心，另一端指向正六边形顶点位置。
[0007]进一步的，所述金属辐射层4的三个飞镖状辐射臂中，辐射臂4
‑
2与辐射臂4
‑
3在旋转中心附近金属连接，辐射臂4
‑
1与另外两个臂不连接。
[0008]进一步的，所述金属辐射层4中，双探针馈电结构6的一根探针与辐射臂4
‑
1接触，另一根探针与辐射臂4
‑
2和辐射臂4
‑
3的连接部分接触。
[0009]进一步的，所述正六边结构的第一介质层2，第二介质层3，第三介质层5均以三个非相邻顶点为圆心，在各介质层挖去部分圆柱形孔，既不影响辐射臂的性能，又减小了单元的重量。
[0010]进一步的，所述正六边形单元天线以正三角栅格布阵后，相邻三个单元的飞镖状辐射臂在六边形顶点处形成紧耦合模式，并且等效的辐射电流方向为斜60
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方向。当然，正六边形单元天线按对称轴旋转后，通过合理布局，还可以实现
‑
60
°
、
±
30
°
斜极化超宽带低剖面阵列。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0012]本专利技术解决了60
°
斜极化阵列难以同时实现超宽带和低剖面的问题。通过正三角栅格排布，阵中单元辐射臂与90
°
方向和斜30
°
方向相邻单元的辐射臂紧容性连接形成紧耦合模式，利用这两个方向上辐射电流合成等效实现60
°
斜极化，避免60
°
方向上单元直连带来的带宽受限问题，最终实现60
°
斜极化阵列的超宽带特性。本专利技术天线单元为平面结构，组阵后具有低剖面的特征。
附图说明
[0013]图1为本专利技术天线单元的结构示意图；
[0014]图2为本专利技术天线单元排列的8x16阵列结构；
[0015]图3为本专利技术天线单元无限大周期边界下端口有源电压驻波比；
[0016]图4为本专利技术天线单元无限大周期边界下远场方向图各极化分量。
[0017]附图说明：1，金属反射板；2，第一介质层；3，第二介质层；4，辐射层；4
‑
1，辐射臂1；4
‑
2，辐射臂2；4
‑
3，辐射臂3；5，第三介质层；6双探针馈电结构。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和具体实施案例，对本专利技术作进一步详细说明。
[0019]实施例1
[0020]参照图1，一种60
°
斜极化超宽带低剖面阵列天线单元，天线单元为正六边形叠层结构，自下往上依次为金属反射板1，第一介质层2，第二介质层3，金属辐射层4，第三介质层5，馈电形式采用双探针馈电结构6；金属辐射层4由三个中心旋转对称的飞镖状辐射臂组成，且飞镖状辐射臂内端指向旋转中心，外端指向六边形顶点位置且间隔一定距离。飞镖状辐射臂4
‑
2和4
‑
3在馈电结构附近用金属连接在一起，并在与双探针馈电结构的一根探针相接触，飞镖状辐射臂4
‑
1的内端延伸到旋转中心位置，与双探针馈电结构的另一根探针相接触。
[0021]参照图2，将图1中天线单元按照正三角栅格排布成8*16的阵列，在三个天线单元的相邻区域，每个单元各有一个飞镖状辐射臂容性连接形成紧耦合模式。可以看出，在斜60
°
方向上的天线单元并没有直接容性连接，通过与90
°
方向和斜30
°
方向上的两个单元进行容性连接，避免60
°
方向上直接紧容性连接导致的带内谐振问题，有利于超宽带阵列的实现。
[0022]该天线单元的横向最大尺寸为0.2λ0～0.3λ0(λ0为最低频点f0对应的波长)，天线单元总高度小于0.1λ0。
[0023]1、仿真条件和内容
[0024]利用商业仿真软件对实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种60
°
斜极化超宽带低剖面阵列天线单元，其特征在于：所述天线单元为正六边形叠层结构，自下往上依次为金属反射板(1)，第一介质层(2)，第二介质层(3)，金属辐射层(4)，第三介质层(5)，馈电形式采用双探针馈电结构(6)；所述金属辐射层(4)刻蚀在第二介质层(3)的上表面，双探针馈电结构(6)垂直贯穿金属反射板(1)至金属辐射层(4)；所述金属辐射层(4)由三个中心旋转对称的飞镖状辐射臂组成，旋转角度为120
°
，且飞镖状辐射臂一端指向旋转中心，另一端指向正六边形顶点位置。2.根据权利要求1所述的60
°
斜极化超宽带低剖面阵列天线单元，其特征在于：所述金属辐射层(4)中的三个飞镖状辐射臂中，辐射臂2(4
‑
2)与辐射臂3(4
‑
3)在旋转中心附近金属连接，辐射臂1(4
‑
1)与另外两个臂不连接。3.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔满堂，温亚庆，周雷，杨康，陈文俊，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二四研究所，
类型：发明
国别省市：
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