CN117895246A - 一种全空域覆盖的半球形阵列天线 - Google Patents
一种全空域覆盖的半球形阵列天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117895246A CN117895246A CN202311838069.7A CN202311838069A CN117895246A CN 117895246 A CN117895246 A CN 117895246A CN 202311838069 A CN202311838069 A CN 202311838069A CN 117895246 A CN117895246 A CN 117895246A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- array antenna
- ring
- full
- module
- angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 8
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 15
- 238000003491 array Methods 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/29—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
本发明提出了一种全空域覆盖的半球形阵列天线，包括发射模块1、接收模块1、发射模块2、接收模块2，所述发射模块1、接收模块1设置在第一圆环上，所述发射模块2、接收模块2分别环绕设置在第二圆环上，所述第一圆环沿轴向以第一角度倾斜，所述第二圆环沿轴向以第二角度倾斜，且第一角度小于第二角度。本发明实现了方位向360°、俯仰向90°空域全覆盖。
Description
技术领域
本发明属于阵列天线设计领域，具体为一种全空域覆盖的半球形阵列天线。
背景技术
现代雷达应用场景中，需要实时探测来自四面八方的多个目标。为了满足雷达全空域同时多目标探测的需求，雷达天线需要具备方位向360°、俯仰向90°全空域覆盖的能力。
现有技术通过将雷达天线安装在二维伺服转台系统上，利用转台系统机械转动实现整个空域覆盖。这样的解决方案优点在于原理简单，不需要额外设计阵列结构，甚至利用单个阵元都可实现该功能。但是，由于二维伺服转台系统的存在使得整个系统体积大，重量大，便携式安装费时费力。除此职位，机械扫描时伺服转台系统存在机械磨损，使得系统故障率低、使用寿命短，无法即时覆盖全空域，无法满足同时多目标探测需求，存在扫描速度相对较低、扫描控制精度差的问题。
现有技术中还有方位机扫+俯仰电扫平面阵方式，该方式中利用基本的平面相控阵天线，在方位向上，利用伺服系统转动该平面相控阵天线实现360°覆盖；在俯仰向上，则利用电子扫描的方式，通过改变各个阵元发射信号初相从而合成不同俯仰角度指向的波束，实现90°扫描覆盖。然而该方式无法实现全空域多目标的同时探测。在俯仰维上，随着扫描角度的增大，整个系统的探测性能下降。并且，由于转动伺服机构的存在，使得系统体积、重量大，故障率高。
还有一种多面阵方式，整个天线阵列由多个平面相控阵组成，不同波束指向的多个平面相控阵组合覆盖全空域。这种阵列主要依靠每个平面阵所覆盖的范围连续覆盖全空域，要求每个平面阵能扫描到50°到60°范围。该方式各个平面的电气性能起伏较大，单个平面法向探测性能最好，随着角度的增大，目标探测性能会出现下降。多平面交界处时容易产生波束误差和增益波动，影响目标探测精度。并且跨阵面跟踪目标时，阵面切换过程复杂。
发明内容
本发明提出了一种全空域覆盖的半球形阵列天线。
实现本发明目的的技术方案为：一种全空域覆盖的半球形阵列天线，包括发射模块1、接收模块1、发射模块2、接收模块2，所述发射模块1、接收模块1设置在第一圆环上，所述发射模块2、接收模块2分别环绕设置在第二圆环上，所述第一圆环沿轴向以第一角度倾斜，所述第二圆环沿轴向以第二角度倾斜，且第一角度小于第二角度。
优选地，所述发射模块1、接收模块1均包括等角度间隔排列在第一圆环上的m1组M×M微带天线。
优选地，所述发射模块2包括等角度间隔排列在第二圆环上的n1组M×M微带天线。
优选地，所述接收模块2包括等角度间隔排列在第二圆环上的n2组M×M微带天线，以及n3组设置在第二圆环顶部的N×N微带天线。
优选地，所述第一圆环、第二圆环均为金属材料。
优选地，所述第一角度为10.72°。
优选地，所述第二角度为42.03°。
优选地，在发射模块1或发射模块2内通过波束捷变，数字控制不同微带天线的电流初相位，合成特定指向波束，切换不同指向的波束可实现所述阵列天线结构的方位向360°的全覆盖。
优选地，控制发射模块1发射的波束的初相位的以及发射模块2发射的波束的电流初相位，以实现所述阵列天线结构的方位向360°的全覆盖，俯仰向90°的全空域。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明中方位、俯仰向均无机械扫描结构，不存在指向误差，目标定位精度高，设备故障率低。
本发明利用波束捷变技术，连续时间内可覆盖方位向360°、俯仰向90°全空域，实现即时探测。
本发明利用凝视探测方式，降低后续信号处理难度，提高对小目标的探测能力。
下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。
附图说明
图1为一种全空域覆盖的半球形阵列天线结构示意图，其中图1中的(a)为主视图，图1中的(b)为俯视图。
图2为水平维相位差0°、俯仰维相位差0°时发射三维方向图。
图3为水平维相位差90°、俯仰维相位差0°时发射三维方向图。
图4为水平维相位差0°、俯仰维相位差180°时发射三维方向图。
图5为水平维相位差180°、俯仰维相位差180°时发射三维方向图。
具体实施方式
一种全空域覆盖的半球形阵列天线，为了实现方位向360°、俯仰向90°空域全覆盖，通过半球形阵元结构排布。通过控制多个微带天线电流相位，实现特定波束合成。同时，还可控制波束切换速度，实现小目标凝视，提高探测性能。在接收部分，通过8组微带天线圆环独立接收，实现全空域目标探测与定位。
如图1所示，一种全空域覆盖的半球形阵列天线，包括发射模块1、接收模块1、发射模块2、接收模块2，所述发射模块1、接收模块1设置在第一圆环上，所述发射模块2、接收模块2分别环绕设置在第二圆环上，所述第一圆环沿轴向以第一角度倾斜，所述第二圆环沿轴向以第二角度倾斜，且第一角度小于第二角度。
作为一种实施例，发射模块1、接收模块1均是由8组2×2微带天线构成，这8组天线等角度间隔排列在第一圆环上，第一圆环沿轴向以10.72°倾斜，则对应微带天线的倾斜角度为10.72°。
发射模块2由8组2×2微带天线构成，等角度间隔排列设置在第二圆环上，不同于第一组的发射模块1，第二圆环沿轴向以42.03°倾斜，则对应微带天线倾斜角度为42.03°；模块接收2则是由8组2×2微带天线和1组3×3微带天线，其中8组2×2微带天线等角度间隔排布在第二圆环上，倾斜角度42.03°，1组3×3微带天线则水平放置于第二圆环顶部，位于8组2×2微带天线构成的环状结构中心。
进一步的实施例中，所述第一、第二圆环采用金属材料。
图2～图5为不同相位差时的该阵列天线发射模块三维方向图。在实际应用中，可任意选取、组合多个波束，结合波束捷变技术实现全空域即时覆盖。
进一步地，本发明在发射模块1或发射模块2内实现方位向360°覆盖，具体为：通过波束捷变，数字控制不同微带天线的电流初相位，合成特定指向波束，切换不同指向的波束可实现所述阵列天线结构的方位向360°的全覆盖。
进一步地，本发明在发射模块1与发射模块2间联合工作实现俯仰向90°覆盖。对于两组高度不同的发射模块1与发射模块2的不同俯仰向指向即可直接实现90°覆盖。
本发明在连续时间内，控制发射模块1发射的波束的初相位的以及发射模块2发射的波束的电流初相位，以实现所述阵列天线结构的方位向360°的全覆盖，俯仰向90°的全空域，如图2～5所示。
本发明可即时探测场景内存在的多目标，同时还可控制单个波束照射时长，实现凝视体制，提高对小目标的探测能力。
为了实现方位向360°、俯仰向90°空域全覆盖，本发明通过半球形阵元结构排布。通过控制多个微带天线电流相位，实现特定波束合成。同时，还可控制波束切换速度，实现小目标凝视，提高探测性能。在接收部分，通过8组微带天线圆环独立接收，实现全空域目标探测与定位。
Claims (9)
1.一种全空域覆盖的半球形阵列天线，其特征在于，包括发射模块1、接收模块1、发射模块2、接收模块2，所述发射模块1、接收模块1设置在第一圆环上，所述发射模块2、接收模块2分别环绕设置在第二圆环上，所述第一圆环沿轴向以第一角度倾斜，所述第二圆环沿轴向以第二角度倾斜，且第一角度小于第二角度。
2.根据权利要求1所述的全空域覆盖的半球形阵列天线，其特征在于，所述发射模块1、接收模块1均包括等角度间隔排列在第一圆环上的m1组M×M微带天线。
3.根据权利要求1所述的全空域覆盖的半球形阵列天线，其特征在于，所述发射模块2包括等角度间隔排列在第二圆环上的n1组M×M微带天线。
4.根据权利要求1所述的全空域覆盖的半球形阵列天线，其特征在于，所述接收模块2包括等角度间隔排列在第二圆环上的n2组M×M微带天线，以及n3组设置在第二圆环顶部的N×N微带天线。
5.根据权利要求1所述的全空域覆盖的半球形阵列天线，其特征在于，所述第一圆环、第二圆环均为金属材料。
6.根据权利要求1所述的全空域覆盖的半球形阵列天线，其特征在于，所述第一角度为10.72°。
7.根据权利要求1所述的全空域覆盖的半球形阵列天线，其特征在于，所述第二角度为42.03°。
8.根据权利要求1所述的全空域覆盖的半球形阵列天线，其特征在于，在发射模块1或发射模块2内通过波束捷变，数字控制不同微带天线的电流初相位，合成特定指向波束，切换不同指向的波束可实现所述阵列天线结构的方位向360°的全覆盖。
9.根据权利要求1所述的全空域覆盖的半球形阵列天线，其特征在于，控制发射模块1发射的波束的初相位的以及发射模块2发射的波束的电流初相位，以实现所述阵列天线结构的方位向360°的全覆盖，俯仰向90°的全空域。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311838069.7A CN117895246A (zh) | 2023-12-28 | 2023-12-28 | 一种全空域覆盖的半球形阵列天线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311838069.7A CN117895246A (zh) | 2023-12-28 | 2023-12-28 | 一种全空域覆盖的半球形阵列天线 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117895246A true CN117895246A (zh) | 2024-04-16 |
Family
ID=90649977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311838069.7A Pending CN117895246A (zh) | 2023-12-28 | 2023-12-28 | 一种全空域覆盖的半球形阵列天线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117895246A (zh) |
-
2023
- 2023-12-28 CN CN202311838069.7A patent/CN117895246A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8854257B2 (en) | Conformal array, luneburg lens antenna system | |
| CN103022728B (zh) | 偏馈抛物面多波束天线馈源阵列的设计方法 | |
| US10566698B2 (en) | Multifocal phased array fed reflector antenna | |
| CN103022726A (zh) | 全空域覆盖波束赋形相控阵天线 | |
| CN110739544B (zh) | 一种超宽带共形相控阵天线波束控制系统及方法 | |
| CN103558594A (zh) | 基于机载设备的相控阵波束合成方法 | |
| US11846699B2 (en) | Method for monopulse single beam phased array tracking for communications using beam jitter | |
| JP2011257350A (ja) | レーダ装置 | |
| CN117111117A (zh) | 全空域球顶相控阵天线多目标跟踪测控方法 | |
| KR100529709B1 (ko) | 빔 가변 안테나 | |
| CN117895246A (zh) | 一种全空域覆盖的半球形阵列天线 | |
| Muppala et al. | Dynamic dual-reflector antennas for high-resolution real-time SAR imaging | |
| CA3160748C (en) | Multibeam antenna | |
| KR102394992B1 (ko) | 안테나 장치 및 이를 포함하는 피아 식별 시스템 | |
| CN212932938U (zh) | 辐射源测向设备 | |
| KR102394771B1 (ko) | 안테나 장치 및 이를 포함하는 피아 식별 시스템 | |
| CN115336435B (zh) | 弹箭载两维宽角扫描共形相控阵天线 | |
| JP4622898B2 (ja) | アンテナ装置 | |
| KR102125886B1 (ko) | 다각기둥 배열형태의 능동위상배열 iff 안테나 및 이를 구비하는 차기 구축함용 피아식별 장치 | |
| JPS6376504A (ja) | 空中線装置 | |
| Kuzmin et al. | Ring concentric modular antenna array | |
| RU2713159C1 (ru) | Способ формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической фазированной антенной решетки с увеличенным темпом обзора | |
| KR102391795B1 (ko) | 안테나 장치 및 이를 포함하는 피아 식별 시스템 | |
| KR102394991B1 (ko) | 안테나 장치 및 이를 포함하는 피아 식별 시스템 | |
| Bianchi et al. | Design of linear arrays by employing randomly-overlapped subarrays |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |