CN113054446A - 一种Ku频段串馈天线设计系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种Ku频段串馈天线设计系统，涉及雷达通信技术领域。本发明包括串馈天线主体、天线方向图匹配节、S11匹配网络和50Ω类同轴结构；所述串馈天线主体与天线方向图匹配节连接，串馈天线主体通过50Ω类同轴结构与S11匹配网络连接；天线方向图匹配节采用两个，每个天线方向图匹配节通过235Ω馈线与串馈天线主体连接。本发明克服了现有技术中线阵列串馈阵元数多后低副瓣恶化的技术问题，使得多阵元线阵列串馈微带天线得到应用，提高了单个线阵列的增益，降低了雷达天线的成本，提高了工作距离。

Description

一种Ku频段串馈天线设计系统

技术领域

本发明涉及雷达通信技术领域，尤其是涉及一种Ku频段串馈天线设 计系统。

背景技术

天线是用来实现雷达通信信号发射或接收的装置，是雷达通信的关 键部件。天线的方向图、增益、驻波直接关系到雷达通信质量。

目前使用的雷达通信天线主要是抛物面通信、缝隙波导天线、串馈 微带天线等。目前越来越多的雷达运用相控阵技术，特别是一维相控阵 雷达需要天线阵元组成N个线阵列，每个线阵列合为一路输出接TR组件。 其中抛物面天线尺寸大不适合应用于相控阵天线中；缝隙波导天线加工 成本较高，受加工影响，一致性不好；串馈微带天线具有一致性好、易 加工、成本低等优点，应用在相控阵天线中有巨大的优势。目前市面上 的串馈微带线阵列的阵元数集中在20个阵元数以下，增益较低，影响雷 达探测距离。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术 的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术 人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Ku频段串馈天线设计系统,克服了现 有技术中线阵列串馈阵元数较少，当阵元数多了低副瓣恶化的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

本发明提供的一种Ku频段串馈天线设计系统，包括串馈天线主体、 天线方向图匹配节、S11匹配网络和50Ω类同轴结构；所述串馈天线主 体与天线方向图匹配节连接，串馈天线主体通过50Ω类同轴结构与S11 匹配网络连接。

进一步的，天线方向图匹配节采用两个，每个天线方向图匹配节设 置在串馈天线主体的两端。

进一步的，天线方向图匹配节通过235Ω馈线与串馈天线主体连接， 天线方向图匹配节用于调节激励分布，使天线方向图低副瓣满足指标要 求。

进一步的，馈线采用235Ω馈线

进一步的，串馈天线主体作为天线的辐射阵元，包括若干个天线阵 元。

进一步的，50Ω类同轴结构由φ2mm的绝缘子与金属结构件组成，用 于连接串馈天线主体和S11匹配网络。

结合以上技术方案，本发明达到的有益效果在于：

本发明所述的一种Ku频段串馈天线设计系统，克服了现有技术中线 阵列串馈阵元数多后低副瓣恶化的技术问题，使得多阵元线阵列串馈微 带天线得到应用，提高了单个线阵列的增益，降低了雷达天线的成本， 提高了工作距离。

附图说明

为了更清楚的说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案， 下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介 绍，显而易见的，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本 领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这 些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的Ku频段串馈天线设计系统的俯视图；

图2为图1中串馈天线主体A处的局部放大图；

图3为本发明实施例提供的增益方向图；

图4为本发明实施例提供的低副瓣方向图；

图5为本发明实施例提供的驻波图。

图中：1-串馈天线主体2-天线方向图匹配节3-S11匹配网络 4-50Ω类同轴结构。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的目的、技术方案和优点进行清楚、明白、 完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全 部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出 创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定， 如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以 是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接， 也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可 以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体 情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供了一种Ku频段串馈天线设计系统，如图1和图2所示， 包括串馈天线主体1、天线方向图匹配节2、S11匹配网络3和50Ω类同 轴结构4，串馈天线主体1作为天线的辐射阵元，包括若干个天线阵元， 本实施例采用24个天线阵元，采用24阵元的目的是项目外形尺寸限制， 该发明对天线阵元的数量无限制，串馈天线主体1两端均通过235Ω馈线与天线方向图匹配节2连接，串馈天线主体1通过50Ω类同轴结构4与 S11匹配网络3连接。

本实施例中，天线方向图匹配节2采用2个，每个天线方向图匹配 节2通过235Ω馈线连接串馈天线主体1为一体，通过50Ω类同轴结构4 连接串馈天线主体1和S11匹配网络3，S11匹配网络3焊接射频头后与 外部设备连接，实现信号与外部设备发射和接收，串馈天线阵元数较多 时，由于传输馈线长导致远端阵元激励分布与设计差值大，天线方向图 低副瓣预期达不到设计要求，所述的天线方向图匹配节2用于调节激励 分布，使天线方向图低副瓣满足指标要求，本实施例采用235Ω的馈线， 也可以采用其他欧姆的馈线。

本实施例中，50Ω类同轴结构3由φ2mm的绝缘子与金属结构件组 成，用于连接串馈天线主体1和S11匹配网络4，由于外部接口阻抗定义 为50Ω，故本实施例采用50Ω的类同轴结构。进一步的50Ω类同轴结构 3采用φ2同轴线缆去掉外屏蔽层、保留2.5mm绝缘层和5mm内导体插入 金属结构件加工而成。

本实施例中，S11匹配网络4是一节带状线，S11匹配网络4由两个 介电常数为2.2、厚度为0.508mm的双面板加工而成，用于匹配天线阻抗， 改善驻波、扩展驻波带宽。

本实施例中，天线阵列增益高、副瓣低、驻波宽，如图3、图4和图 5分别给出了这种天线的增益方向图、低副瓣方向图和驻波图。

本实施例中，串馈天线主体1、天线方向图匹配节2和235Ω馈线通 过介电常数为2.2、厚度为1.016mm的双面板加工而成。

本发明采用天线方向图匹配节用于调节激励分布，使天线方向图低 副瓣满足指标要求，使得串馈微带天线线阵列的阵元数得到增加，天线 增益高；S11匹配网络用于匹配天线阻抗，改善驻波、扩展驻波带宽。本 发明的实物实现方式是采用印制板加工工艺，天线的一致性好、降低成 本，从而提升雷达系统工作距离、降低其成本。本发明为阵元数多达20个以上时的串馈微带天线阵元设计带来便利。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对 其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的 普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案 进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修 改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案 的范围。

Claims (6)

1.一种Ku频段串馈天线设计系统，其特征在于：包括串馈天线主体(1)、天线方向图匹配节(2)、S11匹配网络(3)和50Ω类同轴结构(4)；所述串馈天线主体(1)与天线方向图匹配节(2)连接，串馈天线主体(1)通过50Ω类同轴结构(4)与S11匹配网络(3)连接。

2.根据权利要求1所述的一种Ku频段串馈天线设计系统，其特征在于：天线方向图匹配节采用两个，每个天线方向图匹配节(2)设置在串馈天线主体(1)的两端。

3.根据权利要求2所述的一种Ku频段串馈天线设计系统，其特征在于：天线方向图匹配节(2)通过馈线与串馈天线主体(1)连接。

4.根据权利要求3所述的一种Ku频段串馈天线设计系统，其特征在于：馈线采用235Ω馈线。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种Ku频段串馈天线设计系统，其特征在于：串馈天线主体(1)作为天线的辐射阵元，包括若干个天线阵元。

6.根据权利要求5所述的一种Ku频段串馈天线设计系统，其特征在于：50Ω类同轴结构(4)由φ2mm的绝缘子与金属结构件组成，用于连接串馈天线主体(1)和S11匹配网络(3)。

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