CN106129617B - 一种阵列天线及天线罩的一体化装置 - Google Patents

一种阵列天线及天线罩的一体化装置 Download PDF

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Abstract

一种阵列天线及天线罩的一体化装置，包括：用于发射和接收雷达信号的阵列天线，天线罩与所述阵列天线平行设置，通过隔离墙与所述阵列天线固定连接，可适用于小型化、轻量化的雷达系统，提高了收发天线隔离度。

Description

一种阵列天线及天线罩的一体化装置
技术领域
本发明涉及电子行业雷达技术领域，具体涉及一种阵列天线及天线罩的一体化装置。
背景技术
调频连续波雷达由于具有分辨率高、信号动态范围大、对周围电磁环境干扰小、抗干扰能力强等优点，得到了广泛的应用。但由于调频连续波雷达发射的是连续波，不能像脉冲式雷达那样可以采用电开关来控制天线的收发转换，而必须将发射天线和接收天线分隔开来，因此收发天线的隔离度指标尤其重要；而收发天线通常加装天线罩进行整流，且要求在安装天线罩后，不影响天线的工作性能，尤其是收发天线隔离度，从而保证雷达系统的正常工作。
在现有技术中，低介电常数材料的天线罩，通常采用扼流槽、具有高阻特性的微波光子晶体、微波吸波材料、来提高收发天线的隔离度。然而只降低天线罩的介电常数来减小其表面波激励，提高收发天线隔离度的效果并不明显，天线罩的设置对收发隔离度影响严重，可达15～20dB，其他方式存在极大地增加了天线的成本、重量、口径尺寸等问题，这并不适用于小型化、轻量化的雷达系统。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于上述技术问题，为了克服上述现有技术的不足，提供了一种阵列天线及天线罩的一体化装置。
(二)技术方案
根据本发明的一个方面，提供了一种阵列天线及天线罩的一体化装置，包括：用于发射和接收雷达信号的阵列天线，天线罩与所述阵列天线平行设置，通过隔离墙与所述阵列天线固定连接。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
(1)、收发天线与天线罩一体化设计，采用天线罩固定连接至收发天线之间的隔离墙上，在空间上将收发天线实现隔离，解决了安装天线罩后，由于发射天线大角度副瓣照射在天线罩上反射被接收天线接收以及天线罩激励起表面波和空间耦合被接收天线接收从而隔离度恶化的问题；
(2)、天线单元采用采用矩形辐射贴片和寄生贴片耦合形式，提高天线的工作带宽，且辐射贴片与寄生贴片所在的介质板中间利用金属盖板架高，形成金属腔体，利于辐射，进一步展宽带宽；
(3)、天线罩采用双层结构，双层天线罩之间相距λ/4，抵消反射从而提高隔离度，并提高透波率。
附图说明
图1为本发明实施例天线阵列及天线罩的一体化装置的结构示意图；
图2为图1中所述一体化装置中天线阵列的结构示意图；
图3为图1中发射阵列天线的结构示意图。
具体实施方式
本发明某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本发明的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本发明满足适用的法律要求。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明实施例提供一种阵列天线与天线罩一体化装置，避免了天线罩对收发天线隔离度的恶化影响。
如图1所示，一体化装置包括阵列天线10、隔离墙20、天线罩30，其中隔离墙20设置在阵列天线10上，用于隔离阵列天线10的发射阵列天线11和接收阵列天线12。
天线罩30与阵列天线10平行设置，其固定连接于隔离墙20上。
具体的，阵列天线10包括并联排布的发射阵列天线11和接收阵列天线12，如图2所示，两者共面设计，其中发射阵列天线11用于发射信号，接收阵列天线12用于接收信号。发射阵列天线11和接收阵列天线12交界区域设置第一隔离墙21，阻断发射阵列天线11和接收阵列天线12之间的表面电流，实现高隔离度要求，隔离墙21通过第一固定螺钉4固定在发射阵列天线11和接收阵列天线12的交界区域。
天线罩30为双层结构，包括内层天线罩31、外层天线罩32及设置在两天线罩之间的蜂窝材料33，两层天线罩之间相距λ/4，其中λ为阵列天线工作的中心频率对应的自由空间波长，用于抵消反射提高隔离度，同时透波率能够达到95％以上。天线罩30内层天线罩31侧设置沟槽结构，便于与第二隔离墙22嵌入式安装。第二隔离墙22通过第二固定螺钉5固定在天线罩30的沟槽结构内。天线罩30的内层天线罩31、外层天线罩32通常采用玻璃钢、石英等材料制作，蜂窝材料33通常选用纸质材料。
隔离墙20包括上述的第一隔离墙21和第二隔离墙22，通常选用金属材料制作而成，在本实施例中，第一固定螺钉4穿透第一隔离墙21与第二隔离墙固接，使得阵列天线10、天线罩30形成为一整体。其中第隔离墙22的高度可选择合适的尺寸，来调整阵列天线10和天线罩30之间的距离，实现阵列天线10隔离度的优化，实测结果显示，加装天线罩后，通过上述一体化设计，隔离度能够达到60dB。
本领域技术人员应当理解，尽管本发明实施例中给出了采用隔离墙20包括两固接的隔离墙的方式，本发明的保护范围并不限于此，还可以仅采用一个隔离墙的方式，将隔离墙一端固接至发射阵列天线11和接收阵列天线12的交界区域，另一端直接固接至天线罩30的沟槽结构内。至于阵列天线10和天线罩30之间的距离的调节可以直接选择不同高度的隔离墙来确定。
本发明实施例中阵列天线10的发射阵列天线11和接收阵列天线12结构相同，它们上的天线单元采用辐射贴片和寄生贴片形式。以下以发射阵列天线11为例说明其结构。
如图3所示，发射阵列天线11包括金属底板111，及自下而上依次设置于其上的第一介质层112、金属框架板113及第二介质层114，其中在第一介质层112上设置有辐射贴片，在第二介质层114上设置有寄生贴片，辐射贴片辐射能量与寄生贴片相对设置，构成天线单元，辐射贴片辐射的能量与寄生贴片耦合，实现二次辐射，且辐射贴片与寄生贴片工作频点不同，从而展宽天线单元的工作带宽，另外位于第一层介质112和第二层多层介质114中间的金属框架板113起到架高空气层作用，使得辐射贴片、寄生贴片以及其相应的金属框架板113部分构成一个金属腔体结构，能够进一步展宽工作带宽，提高增益，天线单元的馈电网络采用带线和微带线相结合的形式，尽量减小损耗，展宽工作带宽。
应注意，附图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。
实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：
(1)第一层介质和第二层介质中的金属边框可以由聚四氟乙烯材料代替。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种阵列天线及天线罩的一体化装置，其特征在于，包括：
阵列天线(10)，用于发射和接收雷达信号；
天线罩(30)与所述阵列天线(10)平行设置，通过隔离墙(20)与所述阵列天线(10)固定连接；
所述阵列天线(10)包括并联排布的发射阵列天线(11)和接收阵列天线(12)，所述发射阵列天线(11)和接收阵列天线(12)共面设置；
所述隔离墙(20)包括第一隔离墙(21)，通过第一固定螺钉(4)固定在所述发射阵列天线(11)和接收阵列天线(12)之间，用于阻断所述发射阵列天线(11)和接收阵列天线(12)的表面电流。
2.根据权利要求1所述的阵列天线及天线罩的一体化装置，其特征在于，所述天线罩(30)与所述阵列天线(10)之间的距离可采用不同高度的隔离墙(20)来调节。
3.根据权利要求1所述的阵列天线及天线罩的一体化装置，其特征在于，所述隔离墙(20)还包括第二隔离墙(22)，通过第二固定螺钉(5)与天线罩(30)固定，所述第一固定螺钉(4)穿过第一隔离墙(21)与所述第二隔离墙(22)固接。
4.根据权利要求3所述的阵列天线及天线罩的一体化装置，其特征在于所述天线罩(30)设置有沟槽结构，所述第二隔离墙(22)嵌入式安装于所述沟槽结构内。
5.根据权利要求1至4中任一所述的阵列天线及天线罩的一体化装置，其特征在于，所述发射阵列天线(11)和接收阵列天线(12)结构相同，所述发射阵列天线(11)包括自下而上依次设置于其上的第一介质层(112)、金属框架板(113)及第二介质层(114)，其中在第一介质层(112)上设置有辐射贴片，在第二介质层(114)上设置有寄生贴片，所述辐射贴片与所述寄生贴片相对设置，构成天线单元。
6.根据权利要求5所述的阵列天线及天线罩的一体化装置，其特征在于：
辐射贴片与所述寄生贴片工作频点不同，展宽所述天线单元的工作带宽；和/或，
所述辐射贴片、所述寄生贴片及所述金属板框架构成金属腔体结构。
7.根据权利要求1至4中任一所述的阵列天线及天线罩的一体化装置，其特征在于，所述天线罩(30)包括内侧天线罩(31)、外层天线罩(32)及它们之间的蜂窝材料(33)。
8.根据权利要求7所述的阵列天线及天线罩的一体化装置，其特征在于，所述内侧天线罩(31)与外层天线罩(32)相距λ/4，其中λ为阵列天线工作的中心频率对应的自由空间波长。
9.根据权利要求7所述的阵列天线及天线罩的一体化装置，其特征在于，所述内侧天线罩(31)与外层天线罩(32)采用玻璃钢或石英材料制成；和/或，
所述蜂窝材料(33)采用纸质材料制成。
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