本发明专利技术涉及一种可折叠式大间距超宽带低剖面紧耦合阵列天线，其特征在于阵面可折叠、单元间距大、剖面高度低，同时可实现超宽带宽角扫描电性能。作为紧耦合天线阵，单元间的紧耦合是通过加厚偶极子臂末端部分来实现的，工作频带内谐振的移出也是通过偏置的接地叉（3）设计达到的。相邻单元之间相互独立、并无交错结构，因此阵面具备可折叠功能。本发明专利技术的可折叠式大间距超宽带低剖面紧耦合阵列天线，工作于大单元间距、具有双极化超宽带宽角扫描性能、剖面高度极低、并且具备阵面折叠功能。并且具备阵面折叠功能。并且具备阵面折叠功能。
【技术实现步骤摘要】
一种可折叠式大间距超宽带低剖面紧耦合阵列天线
[0001]本专利技术涉及微波天线
，具体涉及一种具备阵面折叠功能、工作于大单元间距的双极化超宽带低剖面紧耦合阵列天线。
技术介绍
[0002]随着电子信息技术的迅速发展和通信容量的爆炸式增长，现代电子系统日益集成化和多功能化，使用单个或极少数的阵列完成宽带或较为离散的信号的发射和接收成为相控阵天线的未来发展趋势。除了超宽带的电性能需求，许多载体平台由于空间有限或出于隐身性的目的，往往还希望相控阵天线具备紧凑的体积和较低的剖面高度。此外，为了减少相控阵天线的有源通道数量、降低成本，在满足不出现扫描栅瓣的前提条件下，最大程度地增大阵列单元间距也是相控阵设计中的重要指标。这些应用需求为相控阵天线的设计带来了许多限制和极大挑战。
[0003]与传统的超宽带相控阵天线，如槽线天线相比，紧耦合相控阵在同样可实现超宽带性能的同时，更符合低剖面的应用要求。只是，为了实现超宽带宽角扫描的电性能，紧耦合相控阵天线单元间距通常较小，一般小于高频半波长。此外，为了实现单元间的强电容耦合，紧耦合相控阵单元之间多采用交错结构，如交趾、交叠等形式，这类交错结构难以应用于一些空间有限、期望阵面具备可折叠功能的装载平台。虽然紧耦合相控阵天线的剖面高度相对较低，但是往往仍需要在口径上方加载有一定高度（通常为1/4高频波长）的匹配层，这种做法大大增加了紧耦合相控阵天线的整体剖面高度。
技术实现思路
[0004]本专利技术针对上述问题，提出一种可折叠式大间距超宽带低剖面紧耦合阵列天线，其工作于大单元间距、具有双极化超宽带宽角扫描性能、剖面高度极低、并且具备阵面折叠功能。
[0005]为实现专利技术目的，采用的技术方案如下：一种可折叠式大间距超宽带低剖面紧耦合阵列天线，其中，偶极子天线单元依照矩形栅格周期排布，同一栅格内正交极化的偶极子天线在末端交汇、成“L”型位置关系，栅格之间相互独立、无交错结构，从而阵面在非工作状态下可沿栅格边缘折叠，天线沿不同正交面的单元间距不同、单元形式也不完全相同，每个天线单元由正交的垂直极化偶极子和水平极化偶极子以及接地叉、反射板构成，正交的偶极子与接地叉三者之间无物理接触，接地叉非接触式地包围住仅保留上半部分的偶极子单侧臂末端，水平极化偶极子的臂末端加厚，水平极化偶极子左臂末端加厚部分和右臂末端加厚部分为非对称结构，左臂末端加厚部分由接地叉包围。
[0006]进一步的，天线采用金属制成。
[0007]进一步的，每个偶极子天线由馈电巴伦和辐射体两部分组成，两部分为一体结构，采用机加工直接成形。
[0008]进一步的，馈电巴伦与辐射体相接处加了三角支撑。
[0009]进一步的，馈电巴伦中嵌入类“Γ”形的同轴探针，将电信号以耦合的方式传递给辐射体。
[0010]进一步的，馈电巴伦的左右空气腔体宽度不同。
[0011]进一步的，馈电巴伦的空气腔体在某些局部位置膨大，以固定其中离散的聚四氟乙烯介质块，垂直极化偶极子和水平极化偶极子的馈电巴伦中分别嵌入4块和5块。
[0012]进一步的，同轴探针由聚四氟乙烯介质块固定。
[0013]进一步的，偶极子天线单元间距大于0.5倍的高频波长，剖面高度不超过0.37倍的高频波长。
[0014]本专利技术与现有技术相比，具有的优点主要有：（1）实现阵面可折叠功能。本专利技术的紧耦合相控阵天线单元之间无连接关系，阵面在非工作状态下可沿单元边界折叠，缩减阵列所占平面空间，达到以紧凑的体积存放或运输的目的，且阵面形态具有可还原性。
[0015]（2）实现大单元间距。为了减少相控阵天线的有源通道数量、降低成本，在满足不出现扫描栅瓣的前提条件下，本专利技术的紧耦合相控阵天线的单元间距十分接近理论最大间距，无论在方位面还是俯仰面均大于高频半波长，而目前报道的超宽带相控阵天线的单元间距通常不超过高频半波长。
[0016]（3）实现超宽带宽角扫描电性能。为了获得更佳的电性能，本专利技术的紧耦合相控阵天线的水平极化偶极子（2）和垂直极化偶极子（1）尺寸和设计细节不同，以适应不同的方位面和俯仰面需求、增加设计自由度，并以多种设计手段解决了大单元间距带来的阻抗匹配问题和谐振问题，实现了大单元间距下紧耦合相控阵天线的超宽带宽角扫描。
[0017]（4）实现低剖面。本专利技术的紧耦合相控阵天线未加载任何增加剖面高度的阻抗匹配层，着重通过对偶极子和馈电巴伦的综合优化设计实现超宽带宽角扫描电性能。其剖面高度仅为0.37倍高频波长，而目前已发表的超宽带宽角扫描相控阵天线剖面高度通常大于高频半波长。
[0018]（5）实现高可靠性。本专利技术的紧耦合相控阵天线采用金属制成，辐射体与馈电巴伦采用一体化机加工，结构牢固耐用、易于装配和维护、功率容量大。
附图说明
[0019]1.图1 为本专利技术的紧耦合相控阵天线阵列（以7
×
7个单元的阵列为例）整体示意图；2.图2为本专利技术的紧耦合相控阵天线阵列俯视图；3.图3为本专利技术的紧耦合相控阵天线阵列阵面折叠示意图；4.图4为本专利技术的紧耦合相控阵天线单元整体示意图；5.图5为本专利技术的紧耦合相控阵天线单元俯仰面示意图（垂直极化偶极子正视图）；6.图6为本专利技术的紧耦合相控阵天线单元方位面示意图（水平极化偶极子正视图）。
[0020]附图标记说明：1、垂直极化偶极子；2、水平极化偶极子；3、接地叉；4、反射板；5、左
臂末端加厚部分；6、右臂末端加厚部分；7、馈电巴伦；8、辐射体；9、三角支撑；10、同轴探针；11、空气腔体；12、同轴连接器；13、聚四氟乙烯介质块。
具体实施方式
[0021]下面结合附图详细描述本专利技术的具体实施方式。
[0022]本专利技术公开了一种可折叠式大间距超宽带低剖面紧耦合阵列天线，如图1和图2所示，偶极子天线单元依照矩形栅格周期排布，同一栅格内正交极化的偶极子天线在末端交汇、成“L”型位置关系，栅格之间相互独立、无交错结构，从而阵面在非工作状态下可沿栅格边缘折叠、方便收纳和运输，如图3示意，x
‑
z平面为方位面、y
‑
z平面为俯仰面，天线沿不同正交面的单元间距不同、单元形式也不完全相同，是为了在满足正交维度上差异化波束覆盖范围需求的同时，尽量增大单元间距，以减少相控阵天线的有源通道数量。如图4所示，每个天线单元由正交的垂直极化偶极子1和水平极化偶极子2以及接地叉3、反射板4构成，正交的偶极子与接地叉三者之间无物理接触，接地叉3的引入可以将天线工作频带内的共模谐振移出高频带外。接地叉非接触式地包围住仅保留上半部分的偶极子单侧臂末端，水平极化偶极子2的臂末端加厚，从而加强水平极化单元间的电容耦合，优化其相对不足的低频电性能、拓展带宽；水平极化偶极子左臂末端加厚部分5和右臂末端加厚部分6为非对称结构，左臂末端加厚部分5由接地叉3包围，这种非对称的设计在兼顾单元间耦合度的同时，可以将低频的谐振点移出至工作频带外。
[0023]进一步的，出于功率容量、机械本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可折叠式大间距超宽带低剖面紧耦合阵列天线，其中，偶极子天线单元依照矩形栅格周期排布，同一栅格内正交极化的偶极子天线在末端交汇、成“L”型位置关系，栅格之间相互独立、无交错结构，阵面在非工作状态下可沿栅格边缘折叠，天线沿不同正交面的单元间距不同、单元形式也不完全相同，每个天线单元由正交的垂直极化偶极子和水平极化偶极子以及接地叉、反射板构成，正交的偶极子与接地叉三者之间无物理接触，接地叉非接触式地包围住仅保留上半部分的偶极子单侧臂末端，水平极化偶极子的臂末端加厚，水平极化偶极子左臂末端加厚部分和右臂末端加厚部分为非对称结构，左臂末端加厚部分由接地叉包围。2.根据权利要求1所述的一种可折叠式大间距超宽带低剖面紧耦合阵列天线，其特征在于：天线采用金属制成。3.根据权利要求1所述的一种可折叠式大间距超宽带低剖面紧耦合阵列天线，其特征在于：每个偶极子天线由馈电巴伦和辐射体两部分组成，两部分为一体结构，采用机加工直接成形。4.根据权利要求3所述的一种可...
【专利技术属性】
技术研发人员：张航宇，刘志惠，闫泽，郭志宏，吴鸿超，周志鹏，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。