[发明专利]低剖面动中通收发共用一维有源相控阵天线

说明书

技术领域

本发明设计涉及的技术领域包括通信、电子对抗、雷达、遥感等，具有相当的应用背景。本发明特别适用于低剖面卫星移动通信、雷达以及其他系统中的双极化一维有源相控阵天线。

背景技术

目前在通信系统中使用的动中通天线有以下几种形式，在性能上虽各有特点，但均存在某种不足。

1、传统的反射面和赋形反射面天线，这类天线采用的是机械跟踪模式，跟踪速度慢，在载体的高速运动中，指向误差大，且反射面体积和重量大，安装不方便，无法用作相控阵天线。

2、介质透镜天线，也常采用采用馈源机械扫描的方式，其弱点同样是跟踪速度慢，体积较大，其剖面受限于介质球的的高度，而且馈源和介质球的插损大，阵列控制实现较难。

3、平面阵列天线，其扫描方式也采用机械式，口径效率较低，增益不高，不易实现较大带宽，跟踪速度较慢。

4、两维相控阵天线，其扫描方式为电子波束扫描，扫描速度快，但口径效率较低，成本高、增益在两维扫描时损失大。

发明内容

本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处，提供一种高效率、低损耗、低剖面的双线极化动中通收发共用一维有源相控阵天线，既避免了抛物面天线、介质透镜天线和平板阵列天线剖面高、跟踪速度慢的缺点，又避免了两维相扫天线在高低仰角扫描时增益损失大的缺点，本发明可实现在电子扫描范围为图1所示的俯仰面区域，从大地仰角的15度至70度，系统的G/T值均大于10.9dB/K，而方位面实现360度机械扫描方式，该发明具有剖面低、成本低、口径效率高，扫描损失低等优点。

本发明所采用的技术方案为：

低剖面动中通收发共用一维有源相控阵天线，包括双极化天线单元1、方位面馈电网络2、双工器3、小型化T/R组件4、射频电缆5和俯仰面微带功分网络6，双极化天线单元1依次通过方位面馈电网络2、双工器3、小型化T/R组件4、射频电缆5和俯仰面微带功分网络6进行连接，其特征在于：双极化天线单元1辐射口面的中心轴线与水平面呈20°至40°的向上夹角，多个双极化天线单元1在每一行上按照统一高度进行排列，相邻两行双极化天线单元1的辐射口面外壁相接，上面一行的双极化天线单元1辐射口面沿下面一行的双极化天线单元1口面的上侧壁向下方位移一定距离。

其中，双极化天线单元1包括辐射口面1-3、主波导1-4、垂直极化波导1-2和水平极化波导1-1；主波导1-4的上端与辐射口面1-3相连，主波导1-4的下端与垂直极化波导1-2相连；水平极化波导1-1通过设置在主波导1-4侧壁的耦合缝隙与主波导1-4相连通。

其中，方位面馈电网络2为扁波导双通道方位面馈电网络，扁波导内腔分为上下两层，两层之间为金属化隔板，上层为水平极化通道的功分网络，下层为垂直极化通道的功分网络。

其中，双工器3为扁波导双通道的双工器，扁波导内腔分为上下两层，每一层实现一路极化信号的频率双工，其中上层为水平极化通道，下层为垂直极化通道。

其中，小型化T/R组件4包括小型化接收组件4-1和小型化发射组件4-2；其中小型化接收组件4-1的输入端口15为上下两层扁波导端口，上层为水平极化信号端口，下层为垂直极化信号端口，其输出端口14为一路SMA接头的射频信号接口；其中小型化发射组件4-2的输入端口18为一路SMA接头的射频信号接口，其输出端口17分为上下两层扁波导端口，上层为水平极化信号端口，下层为垂直极化信号端口。

其中，辐射口面1-3的尺寸为0.75至0.93倍波长，主波导1-4的截面尺寸为0.55至0.65倍波长；垂直极化通道1-2和水平极化通道1-1馈电端口宽边尺寸为0.63至0.78倍波长，窄边尺寸0.15至0.2倍波长。

其中，扁波导双通道的方位面馈电网络2为实现两个极化馈电的H-T双层波导槽洗结构，每一层均为1:N的波导功分器；双通道总口的宽边尺寸均为0.63至0.78倍波长；窄边尺寸均为0.15至0.2倍波长，上层水平极化通道的分口12的馈电端口宽边尺寸均为0.63至0.78倍波长，窄边尺寸均为0.15至0.2倍波长，下层垂直极化通道的分口13的馈电端口宽边尺寸为0.55至0.65倍波长，窄边尺寸0.15至0.2倍波长；方位面馈电网络2的厚度为0.47至0.56倍的波长。

其中，扁波导双通道的小型化双工器3收发通道的总口和分口厚度均为0.47至0.56倍的波长，长度均为10.2至12.3倍的波长。