[实用新型]一种Ka频段宽角扫描圆极化阵列天线

说明书

技术领域

本实用新型属于天线技术领域，特别涉及一种Ka频段宽角扫描圆极化阵列天线。

背景技术

空间站、飞船、飞机和导弹等为了满足远距离通信要求，采用与同步轨道卫星实现中继。为满足远程通信、高速机动平台、快速捕获跟踪、抗干扰、隐身等要求，采用相控阵天线。为满足飞行平台小型化、轻量化和抗干扰要求，相控阵采用Ka和EHF频段，为实现波束快速捷变和宽区域覆盖，要求相控阵天线的能够实现±60～70度二维圆锥扫描。

随着目前军事局势的发展变化，机载/弹载的信息传输速率越来越高，要求的作用距离越来越远，抗干扰能力越来越强，具有很强的隐身能力，对平台机动性能影响小。目前广泛采用的卫通终端天线，如机械可动反射面、机电混合扫描波导缝隙阵等，均不能满足机动平台需求。空间站和飞船等高速飞行器为实现数据传输，要求能够快速的建立链路，实现对中继星和地面站的快速捕获与跟踪，而随着传输速率的逐渐增加，捕获跟踪越来越困难，同时目前的机械可动反射面终端对平台机动性能有影响。

为此，研究Ka频段宽角扫描有源相控阵天线，能够有效的提高高速机动平台的数据传输能力，增加可靠性和寿命，满足军用飞机、导弹、卫星等各种平台未来应用发展。

在国内，宽角扫描相控阵天线要集中在L、S、X等频段，在Ka频段还未见报道。在国外，Ka频段宽角扫描相控阵天线辐射单元一般采用波导、微带、偶极子、缝隙，微带阵采用印刷电路形式，加工容易实现，但是损耗和宽角扫描性能较差。同时，开口波导阵需要圆极化器，需采用螺钉固定，增加了损耗、成本、设计和加工装配难度，并且难以实现可插拔、可替换，构成较大规模阵列时，研制风险较大；偶极子阵圆极化馈电困难，增加了加工和装配难度。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单、性能可靠的Ka频段宽角扫描圆极化阵列天线。

本实用新型的技术解决方案是：一种Ka频段宽角扫描圆极化阵列天线，包括腔体面、辐射单元和固定螺母；辐射单元由十字交叉振子、对插插座和同轴组成；对插插座带有多棱边的方台，方台下端为螺纹，螺纹内侧为SMP接口；辐射单元插入腔体面内，通过螺纹与固定螺母固定；同轴的外导体上带有对称的两个缝隙巴伦；同轴的内导体与十字交叉振子中的一个振子固定连接。

所述缝隙巴伦与十字振子呈36度角。

所述十字交叉振子的振子采用矩形结构，振子的宽厚比设计为5∶3。

本实用新型与现有技术相比有益效果为：

(1)本实用新型采用辐射单元和腔体分立设计，辐射单元方台、螺纹和SMP接口一体化设计，通过批量生产的辐射单元与腔体的直接对插，实现与相控阵中有源模块(相控阵与阵面相连的分机)的互联，解决了以前螺钉固定和焊接装配方式的缺点，实现了可直接插拔、可替换，降低了研制难度和成本。

(2)本实用新型通过辐射单元底部对插插座上的多棱边方台，与腔体面的每个腔体底部的多棱边螺纹腔对插，一方面实现辐射单元在腔体中的固定，另一方面确定各个辐射单元在阵面中的相对方向，同时解决了在非常小的空间中焊接和螺钉固定空间不足的问题，满足了Ka宽角扫描阵面工程可实现性。

(3)本实用新型在同轴外导体上，通过缝隙巴伦位置和方向的改变实现阻抗匹配。现有技术中，类似单个辐射单元用于低频段时，缝隙巴伦在同轴外导体相邻两个振正中间，且与振子呈45度。而本实用新型两个对称缝隙巴伦紧靠四个振子中两个相邻长短振子，且缝隙与振子呈36度角，使天线口径在小于半波长情况下能得到较好的驻波。

(4)本实用新型四个振子采用矩形结构，并且振子的宽厚比设计为5∶3，解决了Ka频段小尺寸方形(或圆形)振子加工时，冲压振子容易引起的变形问题，从而保证振子加工的批次一致性和精度，降低了振子的加工难度。

(5)本实用新型的设计思路不仅可以用于作为Ka频段天线的设计，也可以用于Ku、K、EHF等频段宽角扫描阵列天线的设计。

附图说明

图1为本实用新型阵面结构示意图；

图2为辐射单元结构示意图；

图3为辐射单元剖视图；

图4(A)为本实用新型辐射单元辐射方向图仿真曲线图；

图4(B)为本实用新型辐射单元轴比仿真曲线；

图5(A)为本实用新型阵列天线的辐射方向图仿真曲线图；

图5(B)为本实用新型阵列天线的辐射单元轴比仿真曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。