System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种基于平面螺旋天线的宽带圆极化相控阵天线制造技术_技高网

一种基于平面螺旋天线的宽带圆极化相控阵天线制造技术

技术编号:41404191 阅读:8 留言:0更新日期:2024-05-20 19:30
本发明专利技术提供了一种基于平面螺旋天线的宽带圆极化相控阵天线,属于天线技术领域。该相控阵天线由若干个辐射子阵周期排布组成;辐射子阵由2×2个辐射单元采用旋转馈电布阵方式组成;辐射单元包括从上至下依次层叠设置的单臂螺旋金属贴片辐射体、介质基板、金属地板;金属地板上设置有通孔,介质基板上设置有金属过孔,射频同轴连接器的馈电探针穿过通孔并通过金属过孔连接辐射体。本发明专利技术相控阵天线具有良好的宽带宽角扫描性能,能够提高信息传输速率,增强抗干扰能力,改善天线在低仰角处的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于平面螺旋天线的宽带圆极化相控阵天线,属于天线。


技术介绍

1、相控阵技术作为现代雷达和无线通信系统的关键技术之一,拥有极高的研究和应用价值。特别是在卫星通信、无线电导航、雷达探测、无人机技术等领域,相控阵技术扮演着重要角色。而传统相控阵雷达往往较多采用线极化或者双线极化的天线作为单元。线极化的设计较为简单,且性能可以满足大多数场景的要求。然而,随着研究的深入,人们发现线极化天线存在着以下三个问题。(1)极化失配的问题。两个线极化天线极化未对准时,就会产生信号损失。随着两者夹角的增大,极化损失也会增大,当极化垂直时,信号就会彻底接收不到。(2)多径干扰问题。雨雾或建筑物等障碍物会使空间中正在传播的线极化波发生反射。原波和经多次反射的波到达接收天线的时间不同,造成干扰。(3)法拉第旋转效应的影响。线极化波经过地球大气电离层时由于受强磁场的作用,其极化方向发生偏转,造成接收信号的损失。而圆极化天线可以有效抑制上述三种现象,其具有强大的抗干扰能力,能有效抑制多路径效应,提高了通信质量。此外,由于其圆极化的特性,它在处理极化旋转、极化模式转换等问题时具有更高的灵活性,因而被广泛应用于通信系统或者雷达系统中。

2、相控阵天线的宽带化能使得天线覆盖更多的频点,以及提高信息传输速率,可以在更短的时间内发送和接收信号,从而可以更快地对目标进行跟踪和识别;同时相控阵扫描角度的提高也能改善其在低仰角处的性能。因而宽带宽角扫描圆极化相控阵天线成为了重点研究方向。


技术实现思路

1、本专利技术的目的在于针对传统相控阵天线难以同时实现宽带宽角扫描圆极化性能的问题,提出了一种基于平面螺旋天线的宽带圆极化相控阵天线。本专利技术以平面螺旋天线作为辐射单元,并采用旋转馈电布阵方式组成辐射子阵,实现了相控阵天线的宽带宽角扫描圆极化性能。

2、为了实现上述目的,本专利技术采用的技术方案为:

3、一种基于平面螺旋天线的宽带圆极化相控阵天线,其特征在于:所述宽带圆极化相控阵天线,由若干个辐射子阵周期排布组成;

4、所述辐射子阵由2×2个辐射单元组成,四个辐射单元依次旋转90°,使四个辐射单元的相位依次为0°、-90°、-180°、-270°,形成旋转馈电形式的辐射子阵。

5、所述辐射单元,包括从上至下依次层叠设置的辐射体、介质基板、金属地板。

6、所述金属地板上设置有通孔,所述介质基板上设置有金属过孔,射频同轴连接器的馈电探针穿过通孔并通过金属过孔连接辐射体。

7、所述辐射体为单臂螺旋金属贴片。

8、进一步地,所述单臂螺旋金属贴片的表达式为:

9、

10、其中,ψ表示角度步长变量,x0、y0分别表示单臂螺旋金属贴片外螺旋和内螺旋起点的横纵坐标;当下标i取1时,x1(ψ)、y1(ψ)分别表示单臂螺旋金属贴片外螺旋的横纵坐标,a1、ψ1分别表示单臂螺旋金属贴片外螺旋的曲率、最大步长;当下标i取2时,x2(ψ)、y2(ψ)分别表示单臂螺旋金属贴片内螺旋的横纵坐标,a2、ψ2分别表示单臂螺旋金属贴片内螺旋的曲率、最大步长。曲率ai和最大步长ψi共同影响着天线的谐振频率,同时曲率ai影响着天线的圆极化性能。

11、进一步地,曲率a1的取值为负数,曲率a2的取值为正数。

12、进一步地,曲率a1的取值范围为-3~-0.1mm/rad,最大步长ψ1的取值范围为2.5π~6πrad。

13、进一步地,曲率a2的取值范围为0.08~3mm/rad,最大步长ψ2的取值范围为1.5π~5πrad。

14、进一步地,相邻两个所述辐射单元的中心距为0.45~0.52λ,λ表示工作中心频率对应的波长。

15、进一步地,所述介质基板选用介电常数小于4.5的材料。

16、本专利技术中,辐射单元采用的辐射体为单臂螺旋金属贴片,当电流通过单臂螺旋金属贴片时,会在空间中产生电磁场,并以无线电波的形式辐射出去,辐射体的单臂螺旋结构决定了它在接收和发射无线电波时的特性;单臂螺旋金属贴片的电流规律分布,使得电磁波能够以圆极化的形式在空间中传播,能够适应不同极化方向的电磁波,具有较好的灵活性,并且此辐射体相当于一种非频变天线,即其增益、极化方式等电性能不会随频率的变化而改变,故具有宽频特性,同时其性能的稳定性以及辐射方向图主瓣波束较宽的特点能够支持相控阵进行宽角扫描;同时,将2×2个辐射单元进行旋转馈电,即采用二次圆极化排列方式,此方法使得天线阵列拥有良好的圆极化带宽和驻波比带宽,并且不受窄带单元的影响,但其增益带宽受限;由于单臂螺旋金属贴片本身在增益性能上具有宽频特性,所以能很好地弥补旋转馈电所带来的增益带宽限制,且采用单臂螺旋金属贴片作为辐射体的辐射单元本身的极化方式为圆极化,故减少了旋转馈电造成的增益损耗。

17、综上,本专利技术的有益效果为:

18、1.本专利技术的辐射单元采用单臂螺旋金属贴片作为辐射体,能够实现扫描时宽带圆极化性能。

19、2.本专利技术的辐射子阵采用旋转馈电的排布方式,进一步加强了扫描时的宽带宽角圆极化性能。

20、3.本专利技术采用单层介质板,辐射单元采用单馈的方式,结构简单、成本较低。

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...

【技术保护点】

1.一种基于平面螺旋天线的宽带圆极化相控阵天线,其特征在于,所述宽带圆极化相控阵天线,由若干个辐射子阵周期排布组成;

2.如权利要求1所述的一种基于平面螺旋天线的宽带圆极化相控阵天线,其特征在于,所述单臂螺旋金属贴片的表达式为:

3.如权利要求2所述的一种基于平面螺旋天线的宽带圆极化相控阵天线,其特征在于,曲率A1的取值为负数,曲率A2的取值为正数。

4.如权利要求3所述的一种基于平面螺旋天线的宽带圆极化相控阵天线,其特征在于,曲率A1的取值范围为-3~-0.1mm/rad,最大步长ψ1的取值范围为2.5π~6πrad。

5.如权利要求3所述的一种基于平面螺旋天线的宽带圆极化相控阵天线,其特征在于,曲率A2的取值范围为0.08~3mm/rad,最大步长ψ2的取值范围为1.5π~5πrad。

6.如权利要求4或5所述的一种基于平面螺旋天线的宽带圆极化相控阵天线,其特征在于,相邻两个所述辐射单元的中心距为0.45~0.52λ,λ表示工作中心频率对应的波长。

7.如权利要求6所述的一种基于平面螺旋天线的宽带圆极化相控阵天线,其特征在于,所述介质基板选用介电常数小于4.5的材料。

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【技术特征摘要】

1.一种基于平面螺旋天线的宽带圆极化相控阵天线,其特征在于,所述宽带圆极化相控阵天线,由若干个辐射子阵周期排布组成;

2.如权利要求1所述的一种基于平面螺旋天线的宽带圆极化相控阵天线,其特征在于,所述单臂螺旋金属贴片的表达式为:

3.如权利要求2所述的一种基于平面螺旋天线的宽带圆极化相控阵天线,其特征在于,曲率a1的取值为负数,曲率a2的取值为正数。

4.如权利要求3所述的一种基于平面螺旋天线的宽带圆极化相控阵天线,其特征在于,曲率a1的取值范围为-3~-0.1mm/rad,最大步长ψ1的...

【专利技术属性】
技术研发人员:何宗锐程钰间孙建旭杨海宁魏迅许喻凯
申请(专利权)人:电子科技大学
类型:发明
国别省市:

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