CN105680154B - 一种可重构相控阵天线模块 - Google Patents

一种可重构相控阵天线模块 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种可重构相控阵天线模块，其特征在于，包括连接成为一体的2n个Vivaldi金属开槽辐射片单元，其中n＝9～11范围内的整数，第1个到第n个Vivaldi金属开槽辐射片单元是粘接成为一体的，第n+1个到第2n个Vivaldi金属开槽辐射片单元也是粘接成为一体的，在第n个和第n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元的侧壁之间形成间隙，间隙的距离为W1，第n个和第n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元均设有向下的延伸端(1)，第n个或第n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元的延伸端内有馈电结构(2)，馈电结构(2)穿过侧壁之间的空间并达到另一个Vivaldi金属开槽辐射片单元的延伸端的侧壁上。

Description

一种可重构相控阵天线模块
技术领域
本发明属于微波天线技术，涉及对锥形开槽天线设计的可重构设计改进。
背景技术
有源相控阵列天线和SAR天线作为雷达前端的关键部件，对雷达整体性能的优劣至关重要。有源相控阵天线阵列作为新一代战斗机隐身设计的重要散射源，其相关散射特性研究是飞机整体隐身设计的重要内容。目前，相控阵天线在高频段隐身性能较好，在低频段(如UHF波段)隐身性能较弱，然而具有低可探测性的多功能雷达已经成为新一代战斗机衡量其性能标识之一。同时，对于SAR天线来说，大多数SAR都工作子X波段或更高的频段，这种频率不能穿透树叶等植物覆盖区进行探测，但UHF波段的雷达能够穿透树叶并能提供比X波段更好为全天候覆盖区域。因此研究尺寸足够小的并能够安装在飞机和卫星平台上的UHF频段SAR天线是现代国防研究的重要课题。
发明内容
本设计考虑有源相控阵天线阵面与SAR天线共口径可重构需求，以及降低有源阵面在全波段散射量值的特性需求，开展UHF波段SAR天线与X波段可重构相控阵天线阵列设计研究。
本发明提供了一种可重构相控阵天线模块，其特征在于，包括连接成为一体的2n个Vivaldi金属开槽辐射片单元，其中n＝9～11范围内的整数，第1个到第n个Vivaldi金属开槽辐射片单元是粘接成为一体的，第n+1个到第2n个Vivaldi金属开槽辐射片单元也是粘接成为一体的，在第n个和第n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元的侧壁之间形成间隙，间隙的距离为W1，第n个和第n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元均设有向下的延伸端(1)，第n个或第n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元的延伸端内有馈电结构(2)，馈电结构(2)穿过侧壁之间的空间并达到另一个Vivaldi金属开槽辐射片单元的延伸端的侧壁上。其中2n个Vivaldi金属开槽辐射片单元均能实现X波段天线性能，2n个Vivaldi金属开槽辐射片整体实现UHF波段性能。
进一步的，Vivaldi金属开槽辐射片单元为一个长方形金属片，金属片上部开有V形开槽，V形开槽底部开有与其连通的L形开槽，馈电结构(2)与L形开槽的耦合段耦合。
本发明提供了一种可重构相控阵天线模块，其特征在于，包括2n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元，其中n＝9～11范围内的整数，第1个到第n个Vivaldi金属开槽辐射片单元是粘接成为一体的，第n个到第2n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元也是粘接成为一体的，在第n个和第n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元的侧壁之间形成间隙，间隙的距离为W1，第n个和第n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元均设有向下的延伸端，第n个或第n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元的延伸端内有馈电结构，馈电结构穿过侧壁之间的空间并达到另一个Vivaldi金属开槽辐射片单元的延伸端的侧壁上。其中2n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元均能实现X波段天线性能，2n+1个Vivaldi金属开槽辐射片整体实现UHF波段性能。
进一步的，Vivaldi金属开槽辐射片单元为一个长方形金属片，金属片上部开有V形开槽，V形开槽底部开有与其连通的L形开槽，馈电结构(2)与L形开槽的耦合段耦合。
在不破坏X波段天线辐射性能和隐身特性的基础上，利用天线重构的形式，在X波段相控阵天线基础上实现UHF波段SAR天线性能，同时增强天线阵面在UHF波段的低可探测性能。
附图说明
图1为X波段和UHF波段可重构相控阵天线模块示意图；
图2为UHF波段馈电结构示意图；
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。
本发明提供了一种可重构相控阵天线模块，其特征在于，包括连接成为一体的2n个Vivaldi金属开槽辐射片单元，其中n＝9～11范围内的整数，第1个到第n个Vivaldi金属开槽辐射片单元是粘接成为一体的，第n+1个到第2n个Vivaldi金属开槽辐射片单元也是粘接成为一体的，在第n个和第n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元的侧壁之间形成间隙，间隙的距离为W1，W1＝0.4mm～4mm，第n个和第n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元均设有向下的延伸端1，第n个或第n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元的延伸端内有馈电结构2，馈电结构2穿过侧壁之间的空间并达到另一个Vivaldi金属开槽辐射片单元的延伸端的侧壁上。其中2n个Vivaldi金属开槽辐射片单元均能实现X波段天线性能，2n个Vivaldi金属开槽辐射片整体实现UHF波段性能。
进一步的，Vivaldi金属开槽辐射片单元为一个长方形金属片，金属片上部开有V形开槽，V形开槽底部开有与其连通的L形开槽，馈电结构2与L形开槽的耦合段耦合。
本发明提供了一种可重构相控阵天线模块，其特征在于，包括2n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元，其中n＝9～11范围内的整数，第1个到第n个Vivaldi金属开槽辐射片单元是粘接成为一体的，第n个到第2n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元也是粘接成为一体的，在第n个和第n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元的侧壁之间形成间隙，间隙的距离为W1，W1＝0.4mm～4mm，第n个和第n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元均设有向下的延伸端，第n个或第n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元的延伸端内有馈电结构，馈电结构穿过侧壁之间的空间并达到另一个Vivaldi金属开槽辐射片单元的延伸端的侧壁上。其中2n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元均能实现X波段天线性能，2n+1个Vivaldi金属开槽辐射片整体实现UHF波段性能。
进一步的，Vivaldi金属开槽辐射片单元为一个长方形金属片，金属片上部开有V形开槽，V形开槽底部开有与其连通的L形开槽，馈电结构2与L形开槽的耦合段耦合。
本发明的工作原理是：馈线与金属开槽辐射片单元的开槽结构耦合实现X波段辐射性能，在此基础上，部分X波段Vivaldi天线单元紧贴分别构成了UHF波段天线的两臂，中心馈线对两臂激励实现UHF波段天线性能，整个天线阵列具备X波段和UHF波段的辐射性能。
实施例1：
一种可重构相控阵天线模块，其特征在于：
(1)所说的Vivaldi金属开槽辐射片单元数量为二十个；
(2)Vivaldi金属开槽辐射片单元的侧壁之间的间隙W1＝1.4mm；
实施例1天线单元在8～12GHz、扫描60°情况下频带内电压驻波比小于3，带宽内阵中单元3dB波束宽度不小于90°；天线单元在0.6～0.8GHz情况下频带内电压驻波比小于3，中心频率点阵中单元3dB波束宽度为35°。
实施例2：
一种可重构相控阵天线模块，其特征在于：
(1)所说的Vivaldi金属开槽辐射片单元数量为二十一个；
(2)Vivaldi金属开槽辐射片单元的侧壁之间的间隙W1＝2.2mm，；
实施例2天线单元在8～12GHz、扫描60°情况下频带内电压驻波比小于3.2，带宽内阵中单元3dB波束宽度不小于80°；天线单元在0.6～0.8GHz情况下频带内电压驻波比小于3，中心频率点阵中单元3dB波束宽度为31°。

Claims (4)

1.一种可重构相控阵天线模块，其特征在于，包括连接成为一体的2n个Vivaldi金属开槽辐射片单元，其中n＝9～11范围内的整数，第1个到第n个Vivaldi金属开槽辐射片单元是粘接成为一体的，第n+1个到第2n个Vivaldi金属开槽辐射片单元也是粘接成为一体的，在第n个和第n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元的侧壁之间形成间隙，间隙的距离为W1，第n个和第n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元均设有向下的延伸端，第n个或第n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元的延伸端内有第一馈电结构，所述第一馈电结构穿过侧壁之间的空间并达到另一个Vivaldi金属开槽辐射片单元的延伸端的侧壁上。
2.根据权利要求1所述的可重构相控阵天线模块，其特征在于，Vivaldi金属开槽辐射片单元为一个长方形金属片，金属片上部开有V形开槽，V形开槽底部开有与其连通的L形开槽，第二馈电结构与L形开槽的耦合段耦合。
3.一种可重构相控阵天线模块，其特征在于，包括2n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元，其中n＝9～11范围内的整数，第1个到第n个Vivaldi金属开槽辐射片单元是粘接成为一体的，第n+1个到第2n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元也是粘接成为一体的，在第n个和第n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元的侧壁之间形成间隙，间隙的距离为W1，第n个和第n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元均设有向下的延伸端，第n个或第n+1个Vivaldi金属开槽辐射片单元的延伸端内有第一馈电结构，所述第一馈电结构穿过侧壁之间的空间并达到另一个Vivaldi金属开槽辐射片单元的延伸端的侧壁上。
4.根据权利要求3所述的可重构相控阵天线模块，其特征在于，Vivaldi金属开槽辐射片单元为一个长方形金属片，金属片上部开有V形开槽，V形开槽底部开有与其连通的L形开槽，第二馈电结构与L形开槽的耦合段耦合。
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