【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微波天线，具体提供一种具有滤波、宽带和大扫描角度特性的高功率双极化紧耦合相控阵天线。
技术介绍
1、随着无线通信技术的迅速发展，电子对抗系统对广域覆盖、小型化、集成化提出了更为严格的要求。广域覆盖包括空间上的广域覆盖和频率上的广域覆盖，空间上的广域覆盖要求天线具备强大的宽角扫描能力，频率上的广域覆盖则要求天线具备更大的工作带宽。小型化和集成化则要求天线具备紧凑和低剖面的特点。同时，为了保证电子对抗系统在能够进行有效电磁打击的同时不对己方系统造成干扰，则需要天线具备耐高功率和带外滤波的性能。
2、紧耦合相控阵列天线通过利用单元间的耦合，使得原本不具备宽带特性的单元组阵后实现超宽带特性，并且它具有宽扫描角度、低剖面和紧凑化等性能。
3、目前，实现小天线的滤波性能主要有三种办法，即滤波器与天线的联合设计、滤波器与天线的综合设计与滤波器与天线的融合设计。而阵列天线与滤波器之间难以集成，在保证带内性能指标的情况下实现带外滤波是十分困难的。因此，实现一款具有滤波特性的紧耦合相控阵天线具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决紧耦合阵列中带外滤波和耐高功率问题，实现一款具备大扫描角度、宽带的紧耦合相控阵列天线。
2、本专利技术通过在相邻偶极子单元间引入电容耦合，抵消了低频时地板对偶极子产生的感抗影响，极大地拓展带宽；利用宽角匹配层的加载来实现天线辐射阻抗与自由空间阻抗的匹配，拓展扫描角度；通过巴伦、阻抗变换线与微带滤波器的级联设计，实现
3、本专利技术技术方案如下：
4、由于采用紧耦合技术完成设计时，偶极子排布方式、馈电网络结构和匹配层等结构和阵元介质板的排布方式密切相关，因此本专利技术首先需要确定实现双极化的介质板排布方式。本专利技术采用经典的蛋箱结构，即将馈电网络和辐射天线打印在同一块介质板上，对每个介质板开槽，然后将其正交摆放即可实现双极化阵列的单元结构。馈电网络采取滤波器级联阻抗变换器再级联双y巴伦的结构，滤波器采用发卡型sir低通滤波器，该滤波器带内反射系数良好，插损较小，带外反射系数平坦，具备优异的增益抑制效果；滤波器之后连接阻抗变换器，由于设计的馈电网络需要在超宽带情况下实现良好的阻抗匹配，而单节阻抗变换器能实现的带宽较窄，因此选用能够实现宽带阻抗变换的切比雪夫多节阻抗变换器实现阻抗变换；馈电网络之后连接双y巴伦，双y巴伦的作用是将输入的不平衡信号转化为平衡信号，从而为偶极子提供相位差为180度的差分馈电。最终将设计的双y巴伦、发卡型sir低通滤波器和三阶切比雪夫阻抗变换器组合，进行整体优化。
5、本专利技术采用在偶极子阵列上方加载频率选择表面(宽角匹配层)的方式来提升扫描角度。在偶极子上方引入频率选择表面相当于引入并联电容，减小了输入阻抗的虚部，从而更有利于相控阵天线在宽角度扫描情况下实现阻抗匹配，并且引入的频率选择表面具备轻量化的特点。考虑到该紧耦合相控阵列的高功率工作状态，该专利技术在设计过程中采取了多种提高天线功率容量的措施：首先介质基板选择耐高温，抗电性能好的材料，并且通过提升介质厚度的办法来增强耐高功率性能；其次，天线设计过程中增大介质基板上金属的线宽和缝隙，从而降低介质板上的电场强度；最后通过优化馈线匹配，减少馈线和连接器的损耗与发热。
6、本专利技术的创新之处在于：
7、一、在紧耦合相控阵列的馈电网络中集成了滤波器结构，实现了对带外增益的抑制和对带外杂波信号的剔除。
8、二、通过选取抗电性能强厚度大的介质基板来增强天线的功率容量，通过对线宽和缝隙的增大以及对连接处馈线的优化来降低介质板上的电场强度。
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1.一种具有滤波特性的紧耦合相控阵天线，包括频率选择表面(1)、偶极子(2)、馈电网络、金属地板(7)、介质层(8)、接地金属片(9)、引入电容耦合的金属片(10)，其特征在于：
2.根据权利要求1所述具有滤波特性的紧耦合相控阵天线，其特征在于：所述发卡型SIR低通滤波器(6)输入端与所述同轴馈电端口(5)相连，输出端与所述三阶切比雪夫阻抗变换器(4)相连，起到抑制带外信号的作用；所述三阶切比雪夫阻抗变换器(4)的微带线宽度依次为0.76mm、1.11mm、1.63mm，输出端与所述双Y巴伦(3)输入端相连。
3.根据权利要求1所述具有滤波特性的紧耦合相控阵天线，其特征在于：所述双Y巴伦(3)与偶极子相连，用以给偶极子输入平衡信号，所述双Y巴伦(3)中开设一金属通孔，金属通孔半径为0.22mm。
4.根据权利要求1所述具有滤波特性的紧耦合相控阵天线，其特征在于：所述介质层(8)厚度为0.667mm，高度为68.27mm，宽度为38mm，所述频率选择表面(1)高度为18.67mm，宽度为8.9mm。
5.根据权利要求1所述具有滤波特性
...【技术特征摘要】
1.一种具有滤波特性的紧耦合相控阵天线，包括频率选择表面(1)、偶极子(2)、馈电网络、金属地板(7)、介质层(8)、接地金属片(9)、引入电容耦合的金属片(10)，其特征在于：
2.根据权利要求1所述具有滤波特性的紧耦合相控阵天线，其特征在于：所述发卡型sir低通滤波器(6)输入端与所述同轴馈电端口(5)相连，输出端与所述三阶切比雪夫阻抗变换器(4)相连，起到抑制带外信号的作用；所述三阶切比雪夫阻抗变换器(4)的微带线宽度依次为0.76mm、1.11mm、1.63mm，输出端与所述双y巴伦(3)输入端相连。
3.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：耿源，潘锦，刘思豪，黄岩，杨德强，刘贤峰，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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