[发明专利]一种雷达天线以及雷达系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地说，涉及一种雷达天线以及雷达系统。

背景技术

雷达反射面天线的作用是把发射(接收)的能量及其伴随的波形辐射到(耦合自)自由空间。发射模式下，天线把来自发射机的导波辐射到自由空间，并把一般能量聚集在一定的角域或波束宽度内。接收状态下，反射面天线的工作则恰好相反，它从一定角域内接收雷达目标反射回来的能量(即回波)。这些回波然后转换成导波并在雷达接收机内加以放大和随后进行处理。

通常情况下，雷达反射面天线必须设计成能使波束扫描整个视场，扫描方式通常是采用机械扫描方式。因此反射面天线有以下几个重要功能：

(1)把来自发射机的导波转换成辐射波(接收时则相反)；

(2)将辐射能量集中或者束缚在具有特定增益和波瓣宽度的定向波束中；

(3)收集雷达目标散射的反射能量；

(4)通过机械扫描方式实现波束扫描。

机械扫描方式通常是利用整个天线系统或者其中某一部分的机械运动来实现波束扫描的。如环视雷达、跟踪雷达，通常采用整个天线系统转动的方法。一般采用馈源不动，反射体相对于馈源往复运动实现波束扇扫，或者反射体不动，馈源左右摆动实现波束扇扫。

机械性扫描方式的优点是简单。但是其主要缺点就是机械运动惯性大，扫描速度不高，近年来快速目标、洲际导弹、人造卫星等的出现，要求雷达采用高增益极窄波束，因此天线口径面往往做的非常庞大，再加上要去扫描的速率很高，用机械扫描方式实现波束扫描无法得到满足。

除此之外，大型曲面反射面雷达天线整体转动进行方位面扫描时，通常还需要在外部再加上一个大壳作为天线罩，用以保护雷达天线系统。由于天线庞大，且天线罩与雷达天线并没有一体化，所以需要制造出电气性能非常好的大型天线罩，需要消耗更多的成本，也给运输造成很大的麻烦，其采用天线罩会对雷达天线的增益、波瓣宽度、方向性等造成影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种天线罩和雷达天线一体化的雷达天线，这种雷达天线具有增益高、波束窄等优点，能够满足对快速运动目标扫描的需求。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

构造一种雷达天线，所述雷达天线包括：馈源，用于将高频交流电转换为电磁波，还用于将空间传播的电磁波转换成高频交流电；桶状超材料，用于调制所述馈源产生的或者从空间接收的电磁波波束；以及底座，所述桶状超材料一端固定于所述底座上，所述馈源包括至少一个长条形微带阵线源，且位于所述桶状超材料中，所述微带阵线源通过伺服电机控制进行波束扫描。

进一步地，所述雷达天线还包括一顶棚，所述顶棚与所述桶状超材料的另一端固定连接。

进一步地，所述桶状超材料由多个相同的曲面状超材料互相连接组成。

进一步地，所述曲面状超材料包括超材料核心层以及位于所述超材料核心层两侧的玻璃钢。

进一步地，所述超材料核心层包括介质基板以及在所述介质基板表面上的人造微结构。

进一步地，以所述超材料核心层的高度方向作为Y轴，其中，所述超材料核心层高度的一半处为y＝0，则所述人造微结构的几何尺寸的排布规律为：所述超材料核心层内的人造微结构的几何尺寸以y＝0对称分布，且坐标值相同处具有相同的人造微结构尺寸。

进一步地，在Y轴坐标为正的超材料核心层部分，以所述人造微结构的几何尺寸可分为一段或者多段区域，在每段区域内，随着坐标值的增大人造微结构的几何尺寸逐渐减小，相连两段区域，处于坐标值小的区域内的人造微结构的最小几何尺寸小于坐标值大的区域内的人造微结构的最大几何尺寸。

进一步地，所述人造微结构为由铜线或银线构成的金属微结构，所述金属微结构通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法分别附着在所述介质基板上。

进一步地，所述金属微结构呈平面雪花状，所述金属微结构具有相互垂直平分的第一金属线及第二金属线，所述第一金属线与第二金属线的长度相同，所述第一金属线两端连接有相同长度的两个第一金属分支，所述第一金属线两端连接在两个第一金属分支的中点上，所述第二金属线两端连接有相同长度的两个第二金属分支，所述第二金属线两端连接在两个第二金属分支的中点上，所述第一金属分支与第二金属分支的长度相等。

进一步地，所述平面雪花状的金属微结构的每个第一金属分支及每个第二金属分支的两端还连接有完全相同的第三金属分支，相应的第三金属分支的中点分别与第一金属分支及第二金属分支的端点相连。