CN218958022U - 一种高功率线极化的阵列天线 - Google Patents
一种高功率线极化的阵列天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN218958022U CN218958022U CN202320065671.0U CN202320065671U CN218958022U CN 218958022 U CN218958022 U CN 218958022U CN 202320065671 U CN202320065671 U CN 202320065671U CN 218958022 U CN218958022 U CN 218958022U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rectangular waveguide
- power
- waveguide
- stage
- array antenna
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种高功率线极化的阵列天线，包括2个圆波导分两路矩形波导器件和5级功分，将信号分为126路并输入螺旋子阵，形成阵列天线。本实用新型采用四合一子阵并为相邻子阵引入相位差，可以减小所要求的波束宽度以外的栅瓣电平值：采用特殊的一分三等幅同相波导功分结构，可以在实现高功率、高增益、线极化辐射的同时，灵活地进行阵列排布，留出相应的物理空间，从而灵活地选择雷达的安装位置。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线领域，具体涉及一种高功率线极化的阵列天线。
背景技术
高功率微波从上个世纪70年代开始兴起，特指峰值功率在100MW以上，工作频率在1～300GHz的电磁波。高功率天线作为高功率微波辐射系统与外界交互的重要组成部分，高功率天线的性能极大程度上影响了整个系统的性能。高功率微波武器作为一种新型的电子战武器，为了更有效的实施打击，对高功率微波辐射系统有较高的要求，但是常见的高功率微波天线，例如模式变换器接辐射喇叭、Vlasov天线、模式变换天线，高功率容量反射面等，已经不能完全的满足上述要求。而高功率螺旋阵列天线因为其高效率，阵列化，小型化等应用优势，在近十几年来受到了广大学者的关注。
而且随着高功率微波技术的发展，对高功率阵列天线的要求不再局限于高功率，而是在保证高功率的前提下，对阵列天线提出了多功能和多用途的应用需求，主要体现在阵列天线不仅需要特定的极化还要有效的实现阵列化。一个大型的高功率线极化的阵列天线的设计包括：高功率线极化的天线子阵的设计，天线子阵的排布，高功率馈电功分系统的设计。高功率天线子阵的性能是阵列天线的核心部件之一，天线子阵的性能决定了阵列天线的性能，包括极化方式、增益等。天线子阵的排布会影响阵列天线的波束合成，如栅瓣等。馈电功分系统则决定了能量是否能够按照预计的方式从高功率微波源到达高功率天线子阵。三者相辅相成共同组成了完整的高功率线极化阵列天线。
实用新型内容
针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种高功率线极化的阵列天线具有高功率容量、线极化、低栅瓣的特点，同时设计了用于安装雷达的缺口，实现与雷达的协同工作。
为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：
提供一种高功率线极化的阵列天线，其包括2个圆波导分两路矩形波导器件，每个圆波导分两路矩形波导器件的2个输出端均分别连接1个第一级普通矩形波导HT功分；4个第一级普通矩形波导HT功分的2个输出端分别连接1个第二级普通矩形波导HT功分；8个第二级普通矩形波导HT功分的16个输出端连接14个第三级普通矩形波导HT功分和2个第三级特殊矩形波导HT功分；14个第三级普通矩形波导HT功分的28个输出端连接28个第四级普通矩形波导HT功分；2个第三级特殊矩形波导HT功分的4个输出端连接2个第四级普通矩形波导HT功分和2个一分三等幅同相波导功分；30个第四级普通矩形波导HT功分的60个输出端分别连接1个第五级特殊矩形波导HT功分；60个第五级特殊矩形波导HT功分的120个输出端分别通过介质窗与螺旋子阵相连接；螺旋子阵的上方设置有天线罩；
2个第三级特殊矩形波导HT功分均通过弯折波导与一分三等幅同相波导功分相连接；
2个一分三等幅同相波导功分的6个输出端分别通过介质窗与螺旋子阵相连接；
每个第五级特殊矩形波导HT功分的两个输出端在水平方向上的相位差为180°；
1个第四级普通矩形波导HT功分和其连接的2个第五级特殊矩形波导HT功分构成1个一分四矩形波导HT功分；
2个一分三等幅同相波导功分的缺口部分相邻设置，得到用于安装雷达的物理空间。
进一步地，天线罩为内置折线栅式极化转换天线罩。
进一步地，阵列天线的工作频率为4.3GHz；圆波导分两路矩形波导器件包括依次连接的第一圆波导段、渐变段、第二圆波导段、出口矩形波导段和扭波导段；
第一圆波导段的半径为40mm、长度为50mm；
渐变段的入口半径为40mm、长度为200mm、出口半径为33.5mm；
第二圆波导段的半径为33.5mm、长度为140mm；
出口矩形波导段距离第二圆波导段的顶端14.5mm，长度为71mm；出口矩形波导段为BJ40矩形波导，出口矩形波导段的尺寸为58.17mm×29.08mm；
扭波导段的长度为231.5mm。
进一步地，第一级普通矩形波导HT功分的输出端通过长度为835.5mm的BJ40矩形波导连接第二级普通矩形波导HT功分。
进一步地，第二级普通矩形波导HT功分的输出端通过长度为238.5mm的BJ40矩形波导连接第三级矩形波导HT功分。
进一步地，第三级矩形波导HT功分的输出端通过长度为357mm的BJ40矩形波导连接第四级普通矩形波导HT功分。
进一步地，第四级普通矩形波导HT功分的输出端通过长度为99mm的BJ40矩形波导连接第五级特殊矩形波导HT功分。
进一步地，每一级普通矩形波导HT功分的水平方向长度均为106mm、竖直方向长度均为113mm。
进一步地，第五级特殊矩形波导HT功分的两个输出端连接的矩形波导长度相差43.52mm。
进一步地，螺旋子阵包括若干双分支螺旋天线。
本实用新型的有益效果为：采用四合一子阵并为相邻子阵引入相位差，可以减小所要求的波束宽度以外的栅瓣电平值：采用特殊的一分三等幅同相波导功分结构，可以在实现高功率、高增益、线极化辐射的同时，灵活地进行阵列排布，留出相应的物理空间，从而方便雷达的安装。
附图说明
图1为阵列天线背面示意图；
图2为四合一高功率阵列天线子阵模块主视图；
图3为双分支螺旋天线结构示意图；
图4为圆波导分两路矩形波导器件结构示意图；
图5为普通矩形波导HT功分示意图；
图6为第五级特殊矩形波导HT功分示意图；
图7为第五级特殊矩形波导HT功分的仿真结果示意图；
图8为一分七功分示意图；
图9为螺旋子阵的反射曲线示意图；
图10为四合一高功率阵列天线子阵模块的远场方向图；
图11为本阵列天线的方向图仿真结果。
其中：1、圆波导分两路矩形波导器件；2、第一级普通矩形波导HT功分；3、第二级普通矩形波导HT功分；4、第三级普通矩形波导HT功分；5、第四级普通矩形波导HT功分；6、介质窗；7、第五级特殊矩形波导HT功分；8、一分三等幅同相波导功分；9、第三级特殊矩形波导HT功分。
具体实施方式
下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，该高功率线极化的阵列天线包括2个圆波导分两路矩形波导器件1，每个圆波导分两路矩形波导器件1的2个输出端均分别连接1个第一级普通矩形波导HT功分2；4个第一级普通矩形波导HT功分2的2个输出端分别连接1个第二级普通矩形波导HT功分3；8个第二级普通矩形波导HT功分3的16个输出端连接14个第三级普通矩形波导HT功分4和2个第三级特殊矩形波导HT功分9；14个第三级普通矩形波导HT功分4的28个输出端连接28个第四级普通矩形波导HT功分5；2个第三级特殊矩形波导HT功分9的4个输出端连接2个第四级普通矩形波导HT功分5和2个一分三等幅同相波导功分8；30个第四级普通矩形波导HT功分5的60个输出端分别连接1个第五级特殊矩形波导HT功分7；60个第五级特殊矩形波导HT功分7的120个输出端分别通过介质窗6与螺旋子阵相连接；螺旋子阵的上方设置有天线罩；
2个第三级特殊矩形波导HT功分9均通过弯折波导与一分三等幅同相波导功分8相连接；
2个一分三等幅同相波导功分8的6个输出端分别通过介质窗6与螺旋子阵相连接；介质窗结构将波导内的真空环境和子阵部分的SF6气体环境隔开，波导分配网络将输入的能量，分配给每一个螺旋天线；
每个第五级特殊矩形波导HT功分7的两个输出端在水平方向上的相位差为180°；
1个第四级普通矩形波导HT功分5和其连接的2个第五级特殊矩形波导HT功分7构成1个一分四矩形波导HT功分；
2个一分三等幅同相波导功分8的缺口部分相邻设置，得到用于安装雷达的物理空间。
需要说明的是，图1仅给出了2个一分三等幅同相波导功分8相邻并设置在中间的示意图，该2个一分三等幅同相波导功分8还可以设置在阵列天线的其他位置，只需要使缺口相邻从而预留雷达安装位置即可。
螺旋子阵包括若干双分支螺旋天线，双分支螺旋天线的结构如图3所示，如图9所示，单个螺旋子阵工作在4.3GHz时，反射幅度低于-30dB。天线罩为内置折线栅式极化转换天线罩，其结构如图2所示。
在具体实施过程中，阵列天线的工作频率为4.3GHz；如图4所示，圆波导分两路矩形波导器件包括依次连接的第一圆波导段、渐变段、第二圆波导段、出口矩形波导段和扭波导段；
第一圆波导段的半径为40mm、长度为50mm；
渐变段的入口半径为40mm、长度为200mm、出口半径为33.5mm；
第二圆波导段的半径为33.5mm、长度为140mm；
出口矩形波导段距离第二圆波导段的顶端14.5mm，长度为71mm；出口矩形波导段为BJ40矩形波导，出口矩形波导段的尺寸为58.17mm×29.08mm；
扭波导段的长度为231.5mm。
第一级普通矩形波导HT功分2的输出端通过长度为835.5mm的BJ40矩形波导连接第二级普通矩形波导HT功分3。第二级普通矩形波导HT功分3的输出端通过长度为238.5mm的BJ40矩形波导连接第三级矩形波导HT功分。第三级矩形波导HT功分的输出端通过长度为357mm的BJ40矩形波导连接第四级普通矩形波导HT功分5。第四级普通矩形波导HT功分5的输出端通过长度为99mm的BJ40矩形波导连接第五级特殊矩形波导HT功分7。每一级普通矩形波导HT功分的水平方向长度均为106mm、竖直方向长度均为113mm。第五级特殊矩形波导HT功分7的两个输出端连接的矩形波导长度相差43.52mm。每一级普通矩形波导HT功分的结构如图5所示。第五级特殊矩形波导HT功分7的结构如图6所示，仿真结果如图7所示。从图7中可以看出，第五级特殊矩形波导HT功分7输出端口1与输出端口2相位相差180°。
在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，1个第四级普通矩形波导HT功分5、2个与其相连的第五级特殊矩形波导HT功分7，以及相应的螺旋子阵构成1个四合一高功率阵列天线子阵模块，其远场方向图如图10所示。每个四合一高功率阵列天线子阵模块在水平方向相邻的两个馈电输入存在180°的相位差，同时螺旋对应的旋转角度相差180°来进行相位补偿。
如图8所示，一个第三级特殊矩形波导HT功分9和一个四合一高功率阵列天线子阵模块构成一个一分七功分，通过合理设计波导长度，本阵列天线使得一分七功分的输出端口1,2,3,5,7与输出端口4,6的相位相差180°。
如图11所示，当工作频率f＝4.3GHz时，本阵列天线的增益为45.9dB，且10°以外的栅瓣低于-25dB，整体阵列的功率容量达到了GW量级。
综上所述，本实用新型采用四合一子阵并为相邻子阵引入相位差，可以减小所要求的波束宽度以外的栅瓣电平值：采用特殊的一分三等幅同相波导功分结构，可以在实现高功率、高增益、线极化辐射的同时，灵活地进行阵列排布，留出相应的物理空间，从而方便雷达的安装。
Claims (10)
1.一种高功率线极化的阵列天线，其特征在于，包括2个圆波导分两路矩形波导器件，每个圆波导分两路矩形波导器件的2个输出端均分别连接1个第一级普通矩形波导HT功分；4个第一级普通矩形波导HT功分的2个输出端分别连接1个第二级普通矩形波导HT功分；8个第二级普通矩形波导HT功分的16个输出端连接14个第三级普通矩形波导HT功分和2个第三级特殊矩形波导HT功分；14个第三级普通矩形波导HT功分的28个输出端连接28个第四级普通矩形波导HT功分；2个第三级特殊矩形波导HT功分的4个输出端连接2个第四级普通矩形波导HT功分和2个一分三等幅同相波导功分；30个第四级普通矩形波导HT功分的60个输出端分别连接1个第五级特殊矩形波导HT功分；60个第五级特殊矩形波导HT功分的120个输出端分别通过介质窗与螺旋子阵相连接；螺旋子阵的上方设置有天线罩；
2个第三级特殊矩形波导HT功分均通过弯折波导与一分三等幅同相波导功分相连接；
2个一分三等幅同相波导功分的6个输出端分别通过介质窗与螺旋子阵相连接；
每个第五级特殊矩形波导HT功分的两个输出端在水平方向上的相位差为180°；
1个第四级普通矩形波导HT功分和其连接的2个第五级特殊矩形波导HT功分构成1个一分四矩形波导HT功分；
2个一分三等幅同相波导功分的缺口部分相邻设置，得到用于安装雷达的物理空间。
2.根据权利要求1所述的高功率线极化的阵列天线，其特征在于，天线罩为内置折线栅式极化转换天线罩。
3.根据权利要求1所述的高功率线极化的阵列天线，其特征在于，阵列天线的工作频率为4.3GHz；圆波导分两路矩形波导器件包括依次连接的第一圆波导段、渐变段、第二圆波导段、出口矩形波导段和扭波导段；
第一圆波导段的半径为40mm、长度为50mm；
渐变段的入口半径为40mm、长度为200mm、出口半径为33.5mm；
第二圆波导段的半径为33.5mm、长度为140mm；
出口矩形波导段距离第二圆波导段的顶端14.5mm，长度为71mm；出口矩形波导段为BJ40矩形波导，出口矩形波导段的尺寸为58.17mm×29.08mm；
扭波导段的长度为231.5mm。
4.根据权利要求3所述的高功率线极化的阵列天线，其特征在于，第一级普通矩形波导HT功分的输出端通过长度为835.5mm的BJ40矩形波导连接第二级普通矩形波导HT功分。
5.根据权利要求4所述的高功率线极化的阵列天线，其特征在于，第二级普通矩形波导HT功分的输出端通过长度为238.5mm的BJ40矩形波导连接第三级矩形波导HT功分。
6.根据权利要求5所述的高功率线极化的阵列天线，其特征在于，第三级矩形波导HT功分的输出端通过长度为357mm的BJ40矩形波导连接第四级普通矩形波导HT功分。
7.根据权利要求6所述的高功率线极化的阵列天线，其特征在于，第四级普通矩形波导HT功分的输出端通过长度为99mm的BJ40矩形波导连接第五级特殊矩形波导HT功分。
8.根据权利要求7所述的高功率线极化的阵列天线，其特征在于，每一级普通矩形波导HT功分的水平方向长度均为106mm、竖直方向长度均为113mm。
9.根据权利要求8所述的高功率线极化的阵列天线，其特征在于，第五级特殊矩形波导HT功分的两个输出端连接的矩形波导长度相差43.52mm。
10.根据权利要求1所述的高功率线极化的阵列天线，其特征在于，螺旋子阵包括若干双分支螺旋天线。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202320065671.0U CN218958022U (zh) | 2023-01-09 | 2023-01-09 | 一种高功率线极化的阵列天线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202320065671.0U CN218958022U (zh) | 2023-01-09 | 2023-01-09 | 一种高功率线极化的阵列天线 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN218958022U true CN218958022U (zh) | 2023-05-02 |
Family
ID=86140296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202320065671.0U Active CN218958022U (zh) | 2023-01-09 | 2023-01-09 | 一种高功率线极化的阵列天线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN218958022U (zh) |
-
2023
- 2023-01-09 CN CN202320065671.0U patent/CN218958022U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110323575B (zh) | 电磁超材料加载的双极化强耦合超宽带相控阵天线 | |
| US11381000B2 (en) | Low-sidelobe plate array antenna | |
| CN107146943A (zh) | 栅格槽超材料波导缝隙天线及其设计方法 | |
| CN103326132A (zh) | 功率等分旋转馈电的16单元微带阵列天线 | |
| CN112201933B (zh) | 一种紧凑轻便型多扫描体制的阵列天线 | |
| WO2014184554A2 (en) | Modular phased arrays using end-fire antenna elements | |
| CN109378595B (zh) | 一种新型宽带低剖面阵列天线 | |
| CN108933331B (zh) | 阿基米德螺旋阵列天线 | |
| CN113764879A (zh) | 一种基于阻性超表面的低剖面超宽带天线 | |
| US11600930B2 (en) | Broadband panel array antenna | |
| CN114243267A (zh) | 一种基于脊波导的Ka频段宽带双圆极化天线单元及阵列 | |
| CN218958022U (zh) | 一种高功率线极化的阵列天线 | |
| CN111224229B (zh) | 一种基于镜像子阵列的卫星阵列天线 | |
| Qiang et al. | Reducing mutual coupling of millimeter wave array antennas by fractal defected ground structure | |
| CN116014454B (zh) | 一种低旁瓣高xpd毫米波间隙波导缝隙阵列天线 | |
| CN116130979A (zh) | 一种低副瓣背腔缝隙阵列天线 | |
| CN115084872B (zh) | 一种超宽带宽扫描角紧耦合相控阵天线 | |
| CN209948058U (zh) | 基于高阶奇次模谐振的大间距低栅瓣电大微带阵列天线 | |
| CN116231338B (zh) | 一种低旁瓣毫米波间隙波导缝隙阵列天线 | |
| CN111864375A (zh) | 一种紧凑型一维全息电磁超颖表面天线 | |
| CN213242813U (zh) | 一种低副瓣的高增益极化可变换谐振天线 | |
| CN220628227U (zh) | 一种高增益圆极化棒状天线结构 | |
| CN213878439U (zh) | 一种矩形赋形阵列天线 | |
| CN113506985B (zh) | 一种毫米波基片集成波导喇叭一维立体布局扫描相控阵 | |
| CN213304350U (zh) | 一种小体积宽角覆盖模块化频扫相控阵天线 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |