本发明专利技术公开了一种基于偶极子的机翼共形相控阵天线，属于无线通信领域。本发明专利技术机翼共形相控阵天线分别基于不同的偶极子结构，均可以在垂直面波束较窄、以及驻波比较低的情况下实现在水平面上宽角度扫描。整个天线结构印刷在聚酰亚胺薄膜上，轻薄柔软，可以紧贴在机翼的外轮廓表面，保证了无人机的流体动力学和空气动力学的要求。本发明专利技术的机翼共形相控阵天线，采用偶极子结构，并分别加载了耦合金属条等结构，增强且利用了单元之间的耦合，从而实现了良好的匹配，在水平面进行大角度扫描；同时通过引入金属引向器和反射器将能量集中在水平方向，压缩了垂直面的波束宽度，可以有效降低地波对无人机雷达系统的干扰，并提高了增益。益。益。
【技术实现步骤摘要】
一种基于偶极子的机翼共形相控阵天线
[0001]本专利技术属于天线工程
，涉及一种机翼共形，水平极化的一维相控阵天线，具有水平面大角度扫描，垂直面波束窄，轻薄柔软易共形的优势，适用于高速飞行器等平台的雷达和通信系统。
技术介绍
[0002]共形天线可以安装在一些战舰、高速飞行器等特殊平台的光滑曲面上，并满足空气动力学和流体动力学的要求，同时具有宽角度覆盖、更大的辐射口径、以及易于平台集成的优势。共形的相控阵天线在满足与平台共形的基础上，可以实现波束扫描，得到了广泛的研究应用。文献“Practical implementation of wideband and wide
‑
scanning cylindrically conformal phased array”提出了一种与圆柱表面共形的相控阵天线。该文献中的天线应用了强耦合机理，具有宽带、宽角扫描的特性，然而其剖面较高，重量较大，限制了它的应用。
[0003]在无人机的机翼平台上，对共形天线的重量、柔软度、以及共形程度的要求十分苛刻；同时为了降低大地杂波对雷达系统的干扰，需要压缩共形天线在垂直面的波束宽度，这给天线匹配带来了较大的挑战。因此采用了一种有两对枝节的新型偶极子结构，满足了设计要求。文献“Ultrawideband double rhombus antenna with stable radiation patterns for phased array applications”提出了一种以双菱形偶极子结构做为单元，构成的阵列天线，可以实现超宽带匹配的特性，然而该文献仅对阵列天线的侧射性能进行了分析，并没有对其扫描性能进一步探究。
技术实现思路
[0004]本专利技术在
技术介绍
的基础上，提出了一种基于新型偶极子的一维机翼共形相控阵天线，包含了五种类似的机翼共形天线单元。五种天线单元分别基于不同的新型偶极子结构，均可以在垂直面波束较窄、以及驻波比较低的情况下实现在水平面上宽角度扫描。此外，天线整体轻薄柔软，易于机翼表面共形。
[0005]本专利技术技术方案为一种基于偶极子的机翼共形相控阵天线，该天线设置于机翼迎风面的前段，包括：基层，第一偶极子，引向器阵列，第二偶极子，金属反射板；所述基层围成一个与机翼迎风端外形相同的带开口的结构，所述金属反射板设置于基层围成的结构的开口处，反射电磁波向飞机前进方向；所述第一偶极子设置于下方基层末段的内表面，所述第二偶极子设置于上方基层末段的内表面，第一偶极子到第二偶极子之间的基层内表面设置引向器阵列；所述第一偶极子和第二偶极子结构相同，但第一偶极子尺寸大于第二偶极子。
[0006]进一步的，所述引向器阵列为多根条形贴片，所有条形贴片的轴向方向与飞机前进方向垂直。
[0007]进一步的，所述第一偶极子和第二偶极子的结构都包括：枝节层，隔离层，馈电探针，所述枝节层设置于基层内表面，枝节层包括对称的左瓣和右瓣，所述左瓣和右瓣都包括
偶极子，耦合结构，弯折枝节；所述偶极子和耦合结构围成“口”字形金属框，弯折枝节位于金属框内部，弯折枝节只有一个弯折部，该弯折部所指方向与飞机前进方向相反；弯折枝节一端与金属框框边连接，另一边悬空，连接的框边为左瓣和右瓣相邻的框边，所述左瓣金属框和右瓣金属框都与金属反射板临近的底部连接；所述左瓣和右瓣相邻框边上设置隔离层，隔离层上设置馈电探针，该馈电探针为钩状，馈电探针的一端为馈电点。
[0008]进一步的，所述第一偶极子和第二偶极子的结构都包括：枝节层，隔离层，馈电探针，所述枝节层包括对称的左瓣和右瓣，所述左瓣和右瓣都包括竖枝节和横枝节，竖枝节的底端靠近金属反射板，顶端与横枝节连接，所述左瓣的竖枝节和右瓣的竖枝节之间留有一条缝隙但底部连接，缝隙的底端设置圆形缺口；所述左瓣的竖枝节和右瓣的竖枝节底端上设置隔离层，隔离层上设置馈电探针，该馈电探针包括竖部和横部，竖部的底端为馈电点靠近金属反射板，顶端与横部连接，横部的末端连接一扇形贴片的顶点；在第二偶极子与引向器阵列之间的基层内表面上设置一对耦合结构，这一对耦合结构左右对称。进一步的，所述耦合结构为“工”字形，该“工”字形耦合结构上下横枝节长度相等，两耦合结构各自包括一个竖枝节，共两个竖枝节，两耦合结构中位于这两竖枝节之间的横枝节长度大于位于两竖枝节以外的横枝节。进一步的，所述耦合结构为钩状，该钩状耦合结构包括短边，底边，长边，两耦合结构的钩状结构开口相反，短边更靠近金属反射板。
[0009]进一步的，所述第一偶极子和第二偶极子的结构都包括：枝节层，隔离层，馈电探针，所述枝节层包括对称的左瓣和右瓣，所述左瓣和右瓣都包括第一竖枝节，横枝节，第二竖枝节，第一竖枝节底端靠近金属反射板，顶端与横枝节一端连接，横枝节另一端与第二竖枝节的一端连接，第二竖枝节顺着第一竖枝节的方向延伸；所述左瓣的第一竖枝节和右瓣的第一竖枝节之间留有一条缝隙但底部连接，缝隙的底端设置圆形缺口；所述左瓣的竖枝节底端和右瓣的竖枝节底端上设置隔离层，隔离层上设置馈电探针，该馈电探针包括竖部和横部，竖部的底端为馈电点靠近金属反射板，顶端与横部连接，横部的末端连接一扇形贴片的顶点；所述第一偶极子和第二偶极子外侧各设置一个耦合结构，两个耦合结构对称，该耦合结构包括四段，第一段的起始点与偶极子枝节层第一竖枝节底部连接，第一段的与横枝节平行，由第一段到第四段依次为相同方向的90度弯折，最后第四段位于枝节层中左瓣第二竖枝节和右瓣第二竖枝节之间。
[0010]进一步的，所述第一偶极子和第二偶极子的结构都包括：枝节层，隔离层，馈电探针，所述枝节层包括对称的左瓣和右瓣，所述左瓣和右瓣都包括第一竖枝节，横枝节，第二竖枝节，第一竖枝节底端靠近金属反射板，顶端与横枝节一端连接，横枝节另一端与第二竖枝节的一端连接，第二竖枝节与横枝节与第一竖枝节围成U形；所述左瓣的第一竖枝节和右瓣的第一竖枝节之间留有一条缝隙但底部连接，缝隙的底端设置圆形缺口；所述左瓣的竖枝节底端和右瓣的竖枝节底端上设置隔离层，隔离层上设置馈电探针，该馈电探针包括竖部和横部，竖部的底端为馈电点靠近金属反射板，顶端与横部连接，横部的末端连接一扇形贴片的顶点；所述第一偶极子和第二偶极子外侧各设置一个耦合结构，两个耦合结构对称，该耦合结构包括四段，第一段的起始点与偶极子枝节层第一竖枝节底部连接，第一段的与横枝节平行，由第一段到第四段依次为相同方向的90度弯折。
[0011]进一步的，所述引向器阵列中引向器为条状贴片，个数为6
‑
8，条状贴片长边对着机翼的迎风面。
[0012]本专利技术的五种相似的机翼共形天线单元，均可以分别组成阵列。整个天线结构印刷在聚酰亚胺薄膜上，轻薄柔软，可以紧贴在机翼的外轮廓表面，保证了无人机的流体动力学和空气动力学的要求。本专利技术的机翼共形相控阵天线，采用新型的偶极子结构，并分别加载了耦合金属条等结构，增强且利用了单元之间的耦合，从而实现了良好的匹配，在水平面进行大角度扫描；同时通过引入金属引向器和反射器将能量集中在水平方向，压缩了垂直面的波束宽本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于偶极子的机翼共形相控阵天线，该天线设置于机翼迎风面的前段，包括：基层，第一偶极子，引向器阵列，第二偶极子，金属反射板；所述基层围成一个与机翼迎风端外形相同的带开口的结构，所述金属反射板设置于基层围成的结构的开口处，反射电磁波向飞机前进方向；所述第一偶极子设置于下方基层末段的内表面，所述第二偶极子设置于上方基层末段的内表面，第一偶极子到第二偶极子之间的基层内表面设置引向器阵列；所述第一偶极子和第二偶极子结构相同，但第一偶极子尺寸大于第二偶极子。2.如权利要求1所述的一种基于偶极子的机翼共形相控阵天线，其特征在于，所述引向器阵列为多根条形贴片，所有条形贴片的轴向方向与飞机前进方向垂直。3.如权利要求1所述的一种基于偶极子的机翼共形相控阵天线，其特征在于，所述第一偶极子和第二偶极子的结构都包括：枝节层，隔离层，馈电探针，所述枝节层设置于基层内表面，枝节层包括对称的左瓣和右瓣，所述左瓣和右瓣都包括偶极子，耦合结构，弯折枝节；所述偶极子和耦合结构围成“口”字形金属框，弯折枝节位于金属框内部，弯折枝节只有一个弯折部，该弯折部所指方向与飞机前进方向相反；弯折枝节一端与金属框框边连接，另一边悬空，连接的框边为左瓣和右瓣相邻的框边，所述左瓣金属框和右瓣金属框都与金属反射板临近的底部连接；所述左瓣和右瓣相邻框边上设置隔离层，隔离层上设置馈电探针，该馈电探针为钩状，馈电探针的一端为馈电点。4.如权利要求1所述的一种基于偶极子的机翼共形相控阵天线，其特征在于，所述第一偶极子和第二偶极子的结构都包括：枝节层，隔离层，馈电探针，所述枝节层包括对称的左瓣和右瓣，所述左瓣和右瓣都包括竖枝节和横枝节，竖枝节的底端靠近金属反射板，顶端与横枝节连接，所述左瓣的竖枝节和右瓣的竖枝节之间留有一条缝隙但底部连接，缝隙的底端设置圆形缺口；所述左瓣的竖枝节和右瓣的竖枝节底端上设置隔离层，隔离层上设置馈电探针，该馈电探针包括竖部和横部，竖部的底端为馈电点靠近金属反射板，顶端与横部连接，横部的末端连接一扇形贴片的顶点；在第二偶极子与引向器阵列之间的基层内表面上设置一对耦合结构，这一对耦合结构左右对称。5.如权利要求1所述的一种基于偶极子的机翼共形相控阵天线，其特征在于，所述第一偶极子和第二偶极子的结构都包括：枝节层，隔离层，馈电探针，所述枝节层包括对称的左瓣和右瓣，所述左瓣和右瓣都包括第一竖枝节，横枝节，第二竖枝节，第一竖枝节底端靠近金属反射板，顶端与横枝节一端连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：屈世伟，李安，陈章鑫，沈晓峰，杨仕文，汤恒河，王侃，林维涛，
申请(专利权)人：电子科技大学，
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。