【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天线，具体涉及基于共形相控阵馈源的高增益宽角弧面天线，可应用于通信、干扰、雷达、测控等领域。
技术介绍
1、传统反射面天线由于口径大、成本低、增益高、效率高等优点，被广泛用于超远距离探测、雷达、通信等领域；但这种体制的天线由于波束指向固定或者通过机械驱动实现波束指向改变，不具备波束敏捷性，不适合位置快速变换的目标。
2、近年来，国际上提出了平面相控阵馈源技术，将平面相控阵馈源放置在抛物面等反射面天线的焦点附近，通过后端的多波束合成网络，可实现10倍半功率波束宽度×10倍半功率波束宽度左右的二维多波束连续覆盖，边缘波束与中心波束相比，天线口径效率相当，下降范围不超过20％，从而扩大了瞬时波束宽度；但在实际应用中，10倍半功率波束宽度的视场角仍较小，视场有限，需进一步扩大天线的视场范围以满足实际需求，且保证不同波束指向对应的天线辐射特性基本一致，并且实现无惯性快速扫描，实现波束的快速电控切换，波束切换时间达到ms级。
3、现有的相控阵馈源技术，一般应用于抛物面等二维扫描多波束反射面天线中，通过二维平面阵形式，采用多个阵列单元和后端波束形成设备组成相控阵馈源，放置在反射面的焦平面上，结合后端多波束接收/发射设备实现同时多波束，但这种方式视场仍然有限。
4、鉴于此，有必要根据实际需求对现有的相控阵馈源技术进行优化，使天线实现多波束宽角连续覆盖和高增益特性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术存在不足之处，而提供一种基于共形相
2、为实现上述目的，本专利技术所提供的技术解决方案是：
3、基于共形相控阵馈源的高增益宽角弧面天线，其特殊之处在于：该天线为相控阵馈源与弧面天线结合的混合天线，包括弧面天线、共形相控阵馈源以及支撑组件；
4、所述支撑组件包括支撑杆和天线背架；其中，天线背架设置在弧面天线的背面，用于固定并支撑天线；
5、所述共形相控阵馈源包括相控阵列(也称传感器前端)和多套独立的后端波束形成设备(也称后端设备，该多套波束形成设备采用现有的设备即可，相互独立工作，对多个波束的指向、工作频率等进行独立控制，其数量由天线形成波束的数量决定)；其中，相控阵列与弧面天线形状一致，均为旋转对称结构，且通过支撑杆同心设置在弧面天线的焦弧面处，并与多套独立的后端波束形成设备连接(波束形成设备与相控阵列的射频出口连接，并通过外部结构件固定)，弧面天线所在圆弧半径是弧面天线等效口径的1倍～3倍，焦弧面所在圆弧半径是弧面天线所在圆弧半径的0.3倍～0.7倍，通过配置放置在焦弧面附近共形相控阵馈源的幅相激励，对弧面天线焦弧面的电磁能量进行有效匹配，实现多波束宽角连续电扫和覆盖，保证天线的高增益特性，多个波束指向的峰值增益和副瓣等辐射特性保持基本一致；上述支撑杆连接共形相控阵馈源和弧面天线，起到结构支撑的作用；
6、所述相控阵列由n个阵列单元(也称馈电单元)构成，其中，n为大于1的整数；相邻阵列单元间的阵间距为0.1～1倍工作波长。
7、进一步地，所述弧面天线的一维母线为旋转对称圆弧线，另一维母线为光滑连续曲线；其中，光滑连续曲线为抛物线、圆弧线、柱面以及其他光滑连续曲线，组成的弧面天线为抛物环面天线、球面天线、柱面天线或其他反射面天线；
8、所述弧面天线为单反射面类型或双反射面类型；
9、波束一维扫描时，弧面天线采用抛物环面天线或柱面天线；
10、波束二维扫描时，弧面天线采用球面天线。
11、进一步地，所述共形相控阵馈源为正馈形式或偏馈形式，馈源为宽带馈源或窄带馈源；
12、所述阵列单元形式为波导、喇叭、对称振子、渐变槽缝天线、偶极子天线、缝隙天线或其他单元形式；
13、进一步地，电扫波束时，扫描波束相邻波位的指向间隔小于等于半功率波束宽度，相邻波位对应共形相控阵馈源的有效作用区位置间隔(即阵列单元阵间距)小于等于半功率波束宽度与焦弧面所在同心圆半径的比值，实现相邻波位连续覆盖，相邻波位的波束交叠电平≤3db。
14、进一步地，后端波束形成设备形式为模拟波束形成设备或数字形成设备。
15、进一步地，所述阵列单元间的阵间距为0.4-0.7倍工作波长，优选值为0.5倍工作波长。
16、进一步地，工作频率为uhf、l、s、c、x、ku、ka或其他微波波段。
17、同时，本专利技术还提供了上述基于共形相控阵馈源的高增益宽角弧面天线的设计方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
18、1)确定弧面天线以及阵列单元的类型和尺寸
19、根据波束的一维扫描或二维扫描需求，确定弧面天线的类型：波束一维扫描时，弧面天线采用抛物环面天线、柱面天线或其他反射面天线；波束二维扫描时，弧面天线采用球面天线，根据口径效率50％～90％的天线增益需求，确定弧面天线的等效口径，并通过弧面天线所在圆弧半径是弧面天线等效口径的1倍～3倍，确定弧面天线所在圆弧半径；
20、根据工作频带的带宽需求，选择相控阵列的阵列单元形式：宽频带工作时，采用宽带对称振子、渐变槽缝天线、缝隙天线或其他单元形式，窄频带工作时，采用波导、喇叭、偶极子天线或其他单元形式；
21、根据阵列单元的驻波情况以及天线照射角内相控阵列辐射场的相位波动情况，选择阵列单元的几何参数，选取原则为阵列单元的驻波≤3.5,天线照射角内相控阵列辐射场的相位波动≤±20°；
22、2)根据步骤1的结果确定相控阵列的形状、位置以及包含阵列单元数量，分以下几种情况：
23、a.单波束时
24、相控阵列与弧面天线形状一致，均为旋转对称结构，且通过支撑杆同心设置在弧面天线的焦弧面处，焦弧面所在圆弧半径是弧面天线所在圆弧半径的0.3倍～0.7倍；
25、弧面天线圆弧母线维，通过焦弧面场能量占比60％～100％(优选80％左右)的原则，通过对组成共形相控阵馈源的阵列单元实施通断控制，实现阵列单元的局部有效作用区选取，确定共形相控阵馈源的有效作用区阵列单元的数量和位置，其中阵列单元间的阵间距选取为0.1-1倍工作波长(优选0.4-0.7倍工作波长)，焦弧面场能量通过某固定方向的空间波束入射到弧面天线上并反射聚焦在弧面天线的焦弧面附近形成的电磁场分布得到；
26、在共形相控阵馈源后端配置1套波束形成设备，通过控制波束形成设备中的幅度衰减和相位变化控制，配置放置在焦弧面附近共形相控阵馈源的幅相激励，匹配弧面天线焦弧面的电磁场分布，实现该典型单波束指向的电磁能量高效率接收或发射；
27、b.电扫波束时
28、相控阵列与弧面天线形状一致，均为旋转对称结构，且通过支撑杆同心设置在弧面天线的焦弧面处，焦弧面所在圆弧半径是弧面天线所在圆弧半径的0.3倍～0.7倍；
29、弧面天线圆弧母线维，通过焦弧面场能量占比60％～100％(优选80％左右)的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于共形相控阵馈源的高增益宽角弧面天线，其特征在于：包括弧面天线、共形相控阵馈源以及支撑组件；
2.根据权利要求1所述基于共形相控阵馈源的高增益宽角弧面天线，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述基于共形相控阵馈源的高增益宽角弧面天线，其特征在于：
4.根据权利要求3所述基于共形相控阵馈源的高增益宽角弧面天线，其特征在于：
5.根据权利要求4所述基于共形相控阵馈源的高增益宽角弧面天线，其特征在于：
6.根据权利要求5所述基于共形相控阵馈源的高增益宽角弧面天线，其特征在于：所述阵列单元间的阵间距为0.4-0.7倍工作波长。
7.根据权利要求6所述基于共形相控阵馈源的高增益宽角弧面天线，其特征在于：工作频率为UHF、L、S、C、X、Ku或Ka。
8.权利要求1任一所述基于共形相控阵馈源的高增益宽角弧面天线的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.一种微波信号接收探测天线，其特征在于：采用权利要求1-7任一所述的基于共形相控阵馈源的高增益宽角弧面天线。
【技术特征摘要】
1.基于共形相控阵馈源的高增益宽角弧面天线，其特征在于：包括弧面天线、共形相控阵馈源以及支撑组件；
2.根据权利要求1所述基于共形相控阵馈源的高增益宽角弧面天线，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述基于共形相控阵馈源的高增益宽角弧面天线，其特征在于：
4.根据权利要求3所述基于共形相控阵馈源的高增益宽角弧面天线，其特征在于：
5.根据权利要求4所述基于共形相控阵馈源的高增益宽角弧面天线，其特征在于：
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：李桂红，吴帅，韩勇，马方圆，罗晓宇，洪玮，王喜平，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十九研究所，
类型：发明
国别省市：
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