CN105680183B - 波导缝阵和微带开槽阵列双频段共孔径复合天线阵列 - Google Patents
波导缝阵和微带开槽阵列双频段共孔径复合天线阵列 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于微波天线技术，涉及双频段阵列天线的设计。波导缝阵和微带开槽阵列双频段共孔径复合天线阵列，包括高频段波导缝隙阵列[1]、低频段微带天线辐射阵列[2]、高频段波导馈电结构[3]以及低频段微带馈电结构[4]；低频段微带天线辐射线阵[2]采用端射开槽天线，用带状线实现方位功分；高频段波导缝隙阵列[1]采用波导宽边缝阵，方位向分区波导馈电，每条端射开槽天线位于波导宽边缝阵的两根相邻波导之间，端射开槽天线高出波导宽边缝阵的高度为：高频段波导缝隙阵列[1]的波长的70％‑80％。本发明考虑了低频段天线与高频段天线之间的遮挡、互耦、损耗和栅瓣等问题，实现了两个波段天线的共孔径复合，可有效实现低频段和高频段两个频段的天线孔径复用。
Description
1.技术领域
本发明属于微波天线技术，涉及双频段阵列天线的设计。
2.背景技术
随着战场环境的复杂程度日益提高，在星载、机载、舰载、弹载等载机平台中对雷达的功能要求越来越多，且由于这些载机平台体积受限，对雷达的体积和重量要求也十分苛刻。因此，随着电路集成度和处理机能力的提高，多功能孔径综合雷达的发展越来越迫切，在这种装机环境下，单频段雷达逐渐不能适应载机平台的要求，而是需要多种频段的雷达以满足不同的工作需要。如在大多数机载环境下需要雷达具有远程探测、中程监视、火控、跟踪识别、气象探测、地面成像、敌我识别、导航以及电子支援等功能等。直升机装机环境下，还需要雷达实现中远程气象探测和近程低空障碍物探测回避等功能以保障飞行安全。在雷达装机平台空间受限的情况下，为实现雷达的多种功能而配备多种不同的天线显得十分困难。若采用多频段工作的共孔径复合天线阵列天线，可有效提高雷达孔径利用率，减少天线数量，降低天线重量，便于多功能雷达的实现以满足载机平台的应用需求。
3.发明内容
4.发明创造的目的
本发明的目的是在同一孔径下将不同工作频段下的雷达天线进行共孔径复合，且低频段采用小型化微带开槽阵列实现宽带性能，高频段采用波导缝阵降低天线损耗，最终实现低频段和高频段两个频段的天线孔径复用，提高天线阵面集成度，减小天线的体积和重量。
5.技术方案
波导缝阵和微带开槽阵列双频段共孔径复合天线阵列，包括高频段波导缝隙阵列1、低频段微带天线辐射阵列2、高频段波导馈电结构3以及低频段微带馈电结构4。低频段微带天线辐射线阵2采用端射开槽天线，用带状线实现方位功分；高频段波导缝隙阵列1采用波导宽边缝阵，方位向分区波导馈电，每条端射开槽天线位于波导宽边缝阵的两根相邻波导之间，端射开槽天线高出波导宽边缝阵的高度为：高频段波导缝隙阵列1的波长的70％-80％。
6.发明创造的优点和用途
波导缝阵和微带开槽阵列双频段共孔径复合天线阵列由于采用波导缝阵和微带开槽阵列共孔径复合设计技术，综合考虑了低频段天线与高频段天线之间的遮挡、互耦、损耗和栅瓣等问题，较大程度的实现了两个波段天线的共孔径复合，可有效实现低频段和高频段两个频段的天线孔径复用，减小天线的体积和重量。
本波导缝阵和微带开槽阵列双频段共孔径复合天线阵列可有效应用于需要实现两个频段功能且体积重量受限的多功能雷达中。
7.附图和附图说明
图1是双频段共孔径复合天线阵列俯视图；
图2是双频段共孔径复合天线阵列端视图；
图3是双频段共孔径复合天线阵列侧视剖面图；
图4低频段天线辐射方向图；横轴表示低频段天线辐射角度，纵轴表示天线增益。
图5高频段天线辐射方向图，横轴表示高频段天线辐射角度，纵轴表示天线增益。
8.具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。
波导缝阵和微带开槽阵列双频段共孔径复合天线阵列包括高频段波导缝隙阵列1、低频段微带天线辐射阵列2、高频段波导馈电结构3以及低频段微带馈电结构4。低频段微带天线辐射线阵2采用端射开槽天线，用带状线实现方位功分；高频段波导缝隙阵列1采用波导宽边缝阵，方位向分区波导馈电，每条端射开槽天线位于波导宽边缝阵的两根相邻波导之间，端射开槽天线高出波导宽边缝阵的高度为：高频段波导缝隙阵列1的波长的70％-80％。
波导缝阵和微带开槽阵列双频段共孔径复合天线阵列包括高频段波导缝隙阵列1、低频段微带天线辐射阵列2、高频段波导馈电结构3以及低频段微带馈电结构4。低频段微带天线辐射线阵2采用端射开槽天线，用带状线实现方位功分；高频段波导缝隙阵列1采用波导宽边缝阵，方位向分区波导馈电。高频段波导缝隙阵列1由N根波导宽边辐射线源5按照间距d依次排列构成；低频段微带天线辐射阵列2由M条端射开槽天线线源6按照间距D依次排列组成，每条端射开槽天线线源6均位于相邻的两根波导宽边辐射线源5之间。d和D的关系为：d＝D/3；M与N的关系为：M＝N/3+1。
每条端射开槽天线线源6位于相邻的两根波导宽边辐射线源5之间，端射开槽天线线源6高出波导宽边辐射阵面1的高度H为：高频段波导缝隙阵列1的波长的70％-80％。
本发明的工作原理是：天线工作在发射状态时，高频段微波信号经波导功分器馈电给波导缝阵，按照设计的幅度分布进行加权后向空间辐射出去，实现天线高频段微波信号的发射；低频段微波信号经微带功分器馈电给微带阵列，按照设计的幅度分布进行加权后向空间辐射出去，实现天线低频段微波信号的发射，完成天线两个频段的微波信号接收；天线工作在接收状态时，高频段微波信号经天线阵面接收后馈电给后一级波导功分器；波导功分器馈电给波导缝阵，低频段微波信号经天线阵面接收后馈电给后一级微带功分器；完成天线两个频段的微波信号接收。将该发明的线阵，每条加上移相器或收发组件，即可实现无源相控阵扫描或有源相控阵雷达扫描。
具体实施例
图1～图3是本发明的一个实施例，实施例中N＝45，M＝16，d为频段波导缝隙阵列1的波长的83％，H为高频段波导缝隙阵列1的波长的75％。
图4～图5给出波导缝阵和微带开槽阵列双频段共孔径复合天线阵列结构的方向图仿真结果。
Claims (1)
1.波导缝阵和微带开槽阵列双频段共孔径复合天线阵列，包括高频段波导缝隙阵列(1)、低频段微带天线辐射阵列(2)、高频段波导馈电结构(3)以及低频段微带馈电结构(4)；低频段微带天线辐射阵列(2)采用端射开槽天线，用带状线实现方位功分；高频段波导缝隙阵列(1)采用波导宽边缝阵，方位向分区波导馈电，每条端射开槽天线位于波导宽边缝阵的两根相邻波导之间，端射开槽天线高出波导宽边缝阵的高度为：高频段波导缝隙阵列(1)的波长的70％-80％。
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