CN110718757A - 一种用于安防领域的新型宽角高增益覆盖安防雷达天线 - Google Patents

一种用于安防领域的新型宽角高增益覆盖安防雷达天线 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于安防领域的新型宽角高增益覆盖安防雷达天线，所述新型宽角高增益覆盖安防雷达天线包括：第一介质基板；设置在所述第一介质基板下表面的Rotman透镜；第二介质基板；设置在所述第二介质基板上表面的若干并列设置的贴片天线阵列；金属底板，所述金属底板设置在所述第一介质基板和所诉第二介质基板之间；由于采用了改进的Rotman透镜结合不等功分网络馈电的方式，馈电网络实现了宽带小型化；通过馈电网络与贴片天线阵列的结合，本发明同时实现了安防雷达天线的宽角多波束覆盖、高增益、低副瓣的特点，解决了传统多波束雷达天线馈电结构规模大、扫描角度小的技术难题。

Description

一种用于安防领域的新型宽角高增益覆盖安防雷达天线
技术领域
本发明属于雷达技术领域，尤其涉及一种用于安防领域的新型宽角高增益覆盖安防雷达天线。
背景技术
在安防领域中，安防雷达要求满足宽角度覆盖和高增益波束的特点。多波束天线能够通过同一辐射口径产生多个不同指向的波束。在很多雷达设备中，经常采用由微波透镜作为馈电网络的阵列天线来获得高增益波束和宽角覆盖特性。。
传统的基于Rotman透镜的多波束天线，通常需要较大的透镜尺寸。若采用并联的功分网络也需要较大空间，且插入损耗较大；若采用串联馈电方式则工作带宽受限。因此，拥有小型化馈电网络的宽角高增益覆盖安防雷达天线成为一种迫切的现实需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于安防领域的新型宽角高增益覆盖安防雷达天线，旨在通过产生多个高增益波束实现宽角度区域覆盖。
为实现上述发明目的，本发明是采用的技术方案如下：
本发明提供一种用于安防领域的新型宽角高增益覆盖安防雷达天线，所述新型宽角高增益覆盖安防雷达天线包括：第一介质基板；设置在所述第一介质基板下表面的Rotman透镜；第二介质基板；设置在所述第二介质基板上表面的若干并列设置的贴片天线阵列；金属底板，所述金属底板设置在所述第一介质基板和所诉第二介质基板之间；
进一步地，所述贴片天线阵列包括微带贴片阵列和一分八微带耦合不等功分网络，所述微带贴片阵列与所述一分八微带耦合不等功分网络相连；
进一步地，所述一分八微带耦合不等功分网络的数量为8个，所述微带贴片阵列的数量为8个，所述微带贴片阵列包括8个微带贴片单元，所述微带贴片单元设置有两组缝隙；
进一步地，所述Rotman透镜包括波束轮廓和接收轮廓，所述波束轮廓与所述接收轮廓的的形状相近，所述Rotman透镜的波束轮廓上设置有波束激励端口、微带线、标准端口和金属通孔，所述波束激励端口通过微带线与标准端口相连；
进一步地，所述波束激励端口的数量为11个，所述11个波束激励端口的长度不相同，所述微带线和所述标准端口的特性阻抗相同，所述微带线和所述标准端口的特性阻抗为50欧姆；
进一步地，所述Rotman透镜的接收轮廓包括接收端口、移相微带线和金属化过孔，所述接收端口与所述移相微带线相连，所述标准端口通过所述金属化过孔与所述金属底板相连；
进一步地，所述接收端口的数量为8个，所述8个接收端口的长度不相同；
进一步地，所述一分八微带耦合不等功分网络通过金属通孔与移相微带线相连；
进一步地，所述金属底板与所述金属通孔之间设置有缝隙；
进一步地，所述Rotman透镜的波束轮廓由标准端口馈电，所述贴片天线阵列由微带线耦合馈电，所述一分八微带耦合不等功分网络由Rotman透镜馈电；
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：由于采用了改进的Rotman透镜结合不等功分网络馈电的方式，馈电网络实现了宽带小型化；通过馈电网络与贴片天线阵列的结合，本发明同时实现了安防雷达天线的宽角多波束覆盖、高增益、低副瓣的特点，解决了传统多波束雷达天线馈电结构规模大、扫描角度小的技术难题；另外，本发明的技术方案并且采用一体化设计制造、选择性电镀等技术，提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的用于安防领域的新型宽角高增益覆盖安防雷达天线整体结构示意图。
图2是本发明实施例提供的用于安防领域的新型宽角高增益覆盖安防雷达天线俯视图。
图3是本发明实施例提供的用于安防领域的新型宽角高增益覆盖安防雷达天线仰视图。
图4是本发明实施例提供的用于安防领域的新型宽角高增益覆盖安防雷达天线正视图。
图5是本发明实施例提供的用于安防领域的新型宽角高增益覆盖安防雷达天线中Rotman透镜结构示意图。
图6是本发明实施例提供用于安防领域的新型宽角高增益覆盖安防雷达天线中8*8贴片天线阵列的不等功分网络和贴片示意图。
图7是本发明实施例提供的用于安防领域的新型宽角高增益覆盖安防雷达天线电压驻波比曲线图。
图8是本发明实施例提供的用于安防领域的新型宽角高增益覆盖安防雷达天线中心频率方位面扫描增益曲线图。
图9是本发明实施例提供的用于安防领域的新型宽角高增益覆盖安防雷达天线中心频率俯仰面增益曲线图。
其中：1-第一介质基板；2-第二介质基板；10-Rotman透镜；101-波束激励端口；102-微带线；103-标准端口；104-接收端口；105-移相微带线；106-金属化过孔； 20-8*8微带贴片天线阵列；201-微带贴片；202-一分八微带耦合不等功分网络；203-金属通孔；30-金属底板；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用来解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明技术方案作详细的描述。
如图1~图6所示，本发明提供的的用于安防领域的新型宽角高增益覆盖安防雷达天线包括第一介质基板1和第二介质基板2，第一介质基板1采用选择性电镀工艺制造，在第一介质基板1下表面印刷有Rotman透镜10，Rotman透镜10的波束轮廓上印刷有11个波束激励端口101，每个波束激励端口101通过50欧姆微带线102与50欧姆标准端口103相连，由50欧姆标准端口103馈电；Rotman透镜10的接收轮廓上印刷有8个接收端口104，其后分别连接移相微带线105；50欧姆标准端口103通过金属化过孔106与印刷在第一介质基板1和第二介质基板2之间的金属底板30相连。
第二介质基板2也是采用选择性电镀工艺制造，第二介质基板2的上表面选择性电镀了微带线耦合馈电的8*8微带贴片天线阵列20。微带线耦合馈电的8*8微带贴片天线阵列20由8*8个微带贴片天线201和八个一分八微带耦合不等功分网络202组成。8个微带贴片天线201作为一组阵列，分别与一分八微带耦合不等功分网络202相连，一分八微带耦合不等功分网络202始端通过金属通孔203与移相微带线105相连，由电镀在第一介质基板1上的Rotman透镜10馈电，金属底板30留出空隙避免与金属通孔203短路。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明公开的用于安防领域的新型宽角高增益覆盖安防雷达天线，设置有一体化印刷在双层介质基板上的Rotman透镜10和微带线耦合馈电的8*8微带贴片天线阵列20；其中Rotman透镜10设置有11个波束激励端口101和8个接收端口104，结合波束轮廓、接收轮廓和移相微带线105，实现了11个波束激励端口宽角度覆盖所需要的幅度相位馈电输出；微带线耦合馈电的8*8微带贴片天线阵20列包括8*8缝隙加载微带贴片天线201和八组一分八微带耦合不等功分网络202，缝隙加载微带贴片天线201通过在贴片上开槽，产生新的谐振点，实现工作带宽展宽；一分八微带耦合不等功分网络202通过采用耦合微带线结合直接馈电实现Taylor幅度分布，继而实现阵列天线的低副瓣特性。根据Rotman透镜工作原理，减小了透镜焦距，得到了改进的透镜结构，结合耦合馈电减少功分网络级联级数，共同实现的馈电网络的小型化。天线工作在X波段，和传统多波束雷达天线相比，该天线馈电结构更加紧凑，高增益波束覆盖范围更宽，并且可以实现一体化设计制造，更加适应市场需求。
下面结合仿真对本发明的应用效果作详细的描述：
仿真内容
利用仿真软件对上述实施例天线的电压驻波比、多波束增益方向图进行了仿真，仿真结果如图7至图9所示：
图7是对实施例天线仿真得到的电压驻波比随工作频率变化的曲线，结果表明该天线在X波段阻抗相对带宽为9.3%（电压驻波比小于2），且在工作频带内绝大部分端口驻波比小于1.5，阻抗匹配特性良好；
图8是对实施例天线仿真得到的中心频率方位面波束扫描方向图，11个波束覆盖
Figure 85964DEST_PATH_IMAGE001
波束范围，最高增益21.9dBi，在整个120区域内增益大于15.7dBi，实现了宽角高增益波束覆盖；
图9是对实施例天线仿真得到的中心频率俯仰面未扫描增益方向图曲线，在该天线的最大辐射方向，增益为21.9dBi，波束宽度10.4度，副瓣电平为-16.3dB，实现了俯仰面低副瓣的特性；
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于安防领域的新型宽角高增益覆盖安防雷达天线，其特征在于，所述新型宽角高增益覆盖安防雷达天线包括：第一介质基板；设置在所述第一介质基板下表面的Rotman透镜；第二介质基板；设置在所述第二介质基板上表面的若干并列设置的贴片天线阵列；金属底板，所述金属底板设置在所述第一介质基板和所诉第二介质基板之间。
2.如权利要求1所述新型宽角高增益覆盖安防雷达天线，其特征在于，所述贴片天线阵列包括微带贴片阵列和一分八微带耦合不等功分网络，所述微带贴片阵列与所述一分八微带耦合不等功分网络相连。
3.如权利要求2所述新型宽角高增益覆盖安防雷达天线，其特征在于，所述一分八微带耦合不等功分网络的数量为8个，所述微带贴片阵列的数量为8个，所述微带贴片阵列包括8个微带贴片单元，所述微带贴片单元设置有两组缝隙。
4.如权利要求3所述新型宽角高增益覆盖安防雷达天线，其特征在于，所述Rotman透镜包括波束轮廓和接收轮廓，所述波束轮廓与所述接收轮廓的的形状相近，所述Rotman透镜的波束轮廓上设置有波束激励端口、微带线、标准端口和金属通孔，所述波束激励端口通过微带线与标准端口相连。
5.如权利要求4所述新型宽角高增益覆盖安防雷达天线，其特征在于，所述波束激励端口的数量为11个，所述11个波束激励端口的长度不相同，所述微带线和所述标准端口的特性阻抗相同，所述微带线和所述标准端口的特性阻抗为50欧姆。
6.如权利要求5所述新型宽角高增益覆盖安防雷达天线，其特征在于，所述Rotman透镜的接收轮廓包括接收端口、移相微带线和金属化过孔，所述接收端口与所述移相微带线相连，所述标准端口通过所述金属化过孔与所述金属底板相连。
7.如权利要求6所述新型宽角高增益覆盖安防雷达天线，其特征在于，所述接收端口的数量为8个，所述8个接收端口的长度不相同。
8.如权利要求7所述新型宽角高增益覆盖安防雷达天线，其特征在于，所述一分八微带耦合不等功分网络通过金属通孔与移相微带线相连。
9.如权利要求8所述新型宽角高增益覆盖安防雷达天线，其特征在于，所述金属底板与所述金属通孔之间设置有缝隙。
10.如权利要求9所述新型宽角高增益覆盖安防雷达天线，其特征在于，所述Rotman透镜的波束轮廓由标准端口馈电，所述贴片天线阵列由微带线耦合馈电，所述一分八微带耦合不等功分网络由Rotman透镜馈电。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111276804A (zh) * 2020-02-11 2020-06-12 东南大学 一种基于数字编码超宽带天线阵及其高精度双波束扫描方法
CN111987442A (zh) * 2020-08-10 2020-11-24 超讯通信股份有限公司 辐射贴片阵列及平面微带阵列天线
CN112563752A (zh) * 2020-12-08 2021-03-26 合肥若森智能科技有限公司 一种基于高口径效率龙波透镜的微带阵列天线子阵及天线
CN113447894A (zh) * 2021-06-24 2021-09-28 中国人民解放军国防科技大学 基于Rotman透镜的电磁拟形载荷

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003152422A (ja) * 2001-11-19 2003-05-23 Mitsubishi Electric Corp アレイアンテナ装置
CN102893173A (zh) * 2010-03-05 2013-01-23 温莎大学 雷达系统及其制作方法
EP3553879A1 (en) * 2016-12-07 2019-10-16 Fujikura Ltd. Antenna device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003152422A (ja) * 2001-11-19 2003-05-23 Mitsubishi Electric Corp アレイアンテナ装置
CN102893173A (zh) * 2010-03-05 2013-01-23 温莎大学 雷达系统及其制作方法
EP3553879A1 (en) * 2016-12-07 2019-10-16 Fujikura Ltd. Antenna device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TUAN MINH NGUYEN等: "Design of a 360° Scanning Circularly Symmetric Polygon Lens", 《IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111276804A (zh) * 2020-02-11 2020-06-12 东南大学 一种基于数字编码超宽带天线阵及其高精度双波束扫描方法
CN111276804B (zh) * 2020-02-11 2022-09-23 东南大学 一种基于数字编码超宽带天线阵及其高精度双波束扫描方法
CN111987442A (zh) * 2020-08-10 2020-11-24 超讯通信股份有限公司 辐射贴片阵列及平面微带阵列天线
CN112563752A (zh) * 2020-12-08 2021-03-26 合肥若森智能科技有限公司 一种基于高口径效率龙波透镜的微带阵列天线子阵及天线
CN112563752B (zh) * 2020-12-08 2024-03-12 合肥若森智能科技有限公司 一种基于高口径效率龙波透镜的微带阵列天线子阵及天线
CN113447894A (zh) * 2021-06-24 2021-09-28 中国人民解放军国防科技大学 基于Rotman透镜的电磁拟形载荷
CN113447894B (zh) * 2021-06-24 2022-09-20 中国人民解放军国防科技大学 基于Rotman透镜的电磁拟形载荷

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