CN102646873A - 共口径变波束宽度波导裂缝阵天线 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种共口径变波束宽度波导裂缝阵天线，包括，波导裂缝阵部分和波导开关网络，波导裂缝阵部分包括辐射阵、耦合阵和馈电网络，辐射阵划分为以中心辐射阵为中心，以边缘辐射阵为两翼，分别采用独立的耦合阵和馈电网络的组合体，中心馈电网络（5）和边缘馈电网络（6）通过波导开关网络（7）的开关（9）的选择，使上述两套馈电网络同时连通天线总端口（10）同时工作时，将天线的有效辐射口径变为形成窄波束的全口径，当上述开关使中心馈电网络与天线总端口连通，边缘馈电网络被断开，则只有中心辐射阵工作，天线的有效辐射口径为全口径的一部分而形成宽波束。本发明解决了现有技术不能同时兼顾高精度寻的和快速大面积成像搜索问题。

Description

共口径变波束宽度波导裂缝阵天线

技术领域

本发明是关于一种共口径变波束宽度波导裂缝阵天线。

背景技术

波导裂缝阵天线具有体积小、重量轻、剖面低、效率高、易于实现低副瓣、成本低等优点，广泛应用于各种雷达和导引头系统。在这些系统中，高精度寻的时，希望波束窄；快速大面积成像搜索时，希望波束宽。但传统波导裂缝阵天线由于波束宽度固定存在不能满足雷达和导引头系统同时实现高精度寻的和快速大面积成像搜索的缺点，新的雷达和导引头系统希望同时实现高精度寻的和快速大面积成像搜索功能，这将能大大增强系统性能，其中需要解决的关键技术是共口径变波束宽度天线技术。就目前而言，传统的波导裂缝阵天线还没有成熟的可以实现共口径变波束宽度技术的方案。

目前，国内外报道的共口径变波束宽度天线均采用相控阵天线，这是因为相控阵天线在每个辐射单元后连接一个调节幅度和相位的有源器件，对天线口径上的幅相分布控制非常灵活，可以方便地改变天线等效口径的大小，从而实现变波束宽度。但相控阵天线需要采用大量的有源器件，是一个非常复杂的系统，实现难度大，价格昂贵，目前还不适合在工程中广泛使用。因此现有的相控阵天线共口径变波束宽度技术存在实现系统复杂、成本高的缺陷。

本发明提出了一种共口径变波束宽度波导裂缝阵天线，天线由波导裂缝阵部分和波导开关网络组成，在实现变波束宽度功能的同时，具有传统波导裂缝阵天线体积小、重量轻、剖面低、效率高、易于实现低副瓣、成本低等优点，非常适合工程应用。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足之处，提供一种结构简单、实现难度小、成本低，体积小，能够同时兼顾高精度寻的和快速大面积成像搜索的共口径变波束宽度波导裂缝阵天线。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到，一种共口径变波束宽度波导裂缝阵天线，包括，波导裂缝阵部分和波导开关网络，其特征在于，波导裂缝阵部分包括辐射阵、耦合阵和馈电网络，所述辐射阵划分为以中心辐射阵1为中心，以边缘辐射阵2为两翼，分别采用独立的耦合阵和馈电网络的组合体，中心辐射阵1采用中心耦合阵3和中心馈电网络5，边缘辐射阵2采用边缘耦合阵4和边缘馈电网络6；中心馈电网络5和边缘馈电网络6通过波导开关网络7的开关9的选择，使上述两套馈电网络同时连通天线总端口10时，中心辐射阵1和边缘辐射阵2同时工作，将天线的有效辐射口径变为形成窄波束的全口径，当上述开关9连通中心馈电网络5，使中心馈电网络5与天线总端口10连通，边缘馈电网络6被断开，只有中心辐射阵工作，天线的有效辐射口径为整个口径的一部分而形成宽波束。

在本发明中，根据共口径变波束宽度波导裂缝阵天线方案，提出的一种波导开关网络7的设计方案，包括一个功分器8和两个单刀双掷波导开关9。通过波导开关9的选择，波导开关网络7工作时存在两种信号传输路径，当采用信号传输路径11时，信号从天线总端口10传输到中心馈电网络5，由前面介绍可知，此时天线工作于宽波束；当采用信号传输路径12时，信号从天线总端口10经功分器8同时传输到中心馈电网络5和边缘馈电网络6，同理可知，此时天线工作于窄波束。

由共口径变波束宽度波导裂缝阵天线方案可知，由于宽、窄两种波束共用口径，宽波束时，天线的有效口径为中间口径，窄波束时，天线的有效口径为整个口径。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

本发明提出了一种共口径变波束宽度波导裂缝阵天线设计技术方案，解决了传统波导裂缝阵天线由于波束宽度固定不能满足雷达和导引头系统同时实现高精度寻的和快速大面积成像搜索的问题。

本发明由波导裂缝阵部分和波导开关网络组成的共口径变波束宽度波导裂缝阵天线，在实现变波束宽度功能的同时，保持了传统波导裂缝阵天线体积小、重量轻、剖面低、效率高、易于实现低副瓣、成本低等优点。与已有的相控阵共口径变波束宽度天线相比，该共口径变波束宽度波导裂缝阵天线结构简单、实现难度小、成本低，适合在工程中广泛采用。

附图说明

图1是本发明共口径变波束宽度天线的波导裂缝阵部分的分层结构图。

图2是波导开关网络的示意图。

图3是中心辐射阵和边缘辐射阵的结构图。

图4是中心耦合阵和边缘耦合阵的结构图。

图5是中心馈电网络的结构图。

图6是边缘馈电网络的结构图。

图中：1中心辐射阵，2边缘辐射阵，3中心耦合阵，4边缘耦合阵，5中心馈电网络，6边缘馈电网络，7波导开关网络，8功分器，9单刀双掷波导开关，10天线总端口，11宽波束信号传输路径，12窄波束信号传输路径。 

具体实施方式

参阅图1。天线由波导裂缝阵部分和波导开关网络组成。波导裂缝阵部分包括辐射阵、耦合阵和馈电网络。波导裂缝阵部分主要包括，中心辐射阵1、边缘辐射阵2、中心耦合阵3、边缘耦合阵4、中心馈电网络5、边缘馈电网络6。辐射阵划分为图3所示的以中心辐射阵1为中心，以边缘辐射阵2为两翼的中心辐射阵1和边缘辐射阵2。两个辐射阵1、2分别采用独立的耦合阵和馈电网络。中心辐射阵1采用中心耦合阵3和图5所示中心馈电网络5，边缘辐射阵2采用边缘耦合阵4和图6所示边缘馈电网络6。中心馈电网络5和边缘馈电网络6连接到波导开关网络7，并由波导开关网络7进行控制。

参阅图2。中心馈电网络5和边缘馈电网络6通过波导开关网络7与天线总端口10相连，波导开关网络7由一个功分器8和两个单刀双掷波导开关9组成。波导开关网络7具有通过调整信号传输路径形成的两种工作模式。波导开关网络7通过开关9的选择，形成两种信号传输路径：宽波束信号传输路径11和窄波束信号传输路径12。

当中心馈电网络5通过第一个开关9连通到功分器8，中心馈电网络5和边缘馈电网络6的信号再由功分器8进行合成，合成信号通过第二个开关9连通到天线总端口10时，形成了波导开关网络7窄波束信号传输路径12，此时中心馈电网络5和边缘馈电网络6同时与天线总端口10连通，中心辐射阵1和边缘辐射阵2同时工作，天线的有效辐射口径为整个口径，从而形成窄波束。

当中心馈电网络5通过第一个开关9连通到第二个开关9，再由第二个开关9连通到天线总端口10时，形成了波导开关网络7宽波束信号传输路径11，此时中心馈电网络5与天线总端口10连通，边缘馈电网络6被断开，天线的有效辐射口径为中心口径，仅中心辐射阵1工作，从而形成宽波束。

Claims (4)

1.一种共口径变波束宽度波导裂缝阵天线，包括，波导裂缝阵部分和波导开关网络，其特征在于，波导裂缝阵部分包括辐射阵、耦合阵和馈电网络，所述辐射阵划分为以中心辐射阵（1）为中心，以边缘辐射阵（2）为两翼，分别采用独立的耦合阵和馈电网络的组合体，中心辐射阵（1）采用中心耦合阵（3）和中心馈电网络（5），边缘辐射阵（2）采用边缘耦合阵（4）和边缘馈电网络（6）；中心馈电网络（5）和边缘馈电网络（6）通过波导开关网络（7）的开关（9）的选择，使上述两套馈电网络同时连通天线总端口（10）时，中心辐射阵（1）和边缘辐射阵（2）同时工作，将天线的有效辐射口径变为形成窄波束的全口径，当上述开关（9）连通中心馈电网络（5），使中心馈电网络（5）与天线总端口（10）连通，边缘馈电网络（6）被断开，则只有中心辐射阵工作，天线的有效辐射口径为整个口径的一部分而形成宽波束。

2.如权利要求1所述的共口径变波束宽度波导裂缝阵天线，其特征在于，中心馈电网络（5）和边缘馈电网络（6）通过波导开关网络（7）与天线总端口（10）相连，波导开关网络（7）由一个功分器（8）和两个单刀双掷波导开关（9）组成。

3.如权利要求1所述的共口径变波束宽度波导裂缝阵天线，其特征在于，波导开关网络（7）具有通过调整信号传输路径形成的两种工作模式；波导开关网络7通过开关（9）的选择，形成两种信号传输路径：宽波束信号传输路径（11）和窄波束信号传输路径（12）。

4.如权利要求1所述的共口径变波束宽度波导裂缝阵天线，其特征在于，窄波束时，有效辐射口径为整个口径；宽波束时，有效辐射口径为中心口径。

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