[实用新型]一种左右旋圆极化可重构高功率微波相控阵天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及高功率微波发射天线领域，具体是指一种左右旋圆极化可重构相控阵天线。

背景技术

高功率微波技术（High Power Microwave）是核技术中衍生出的一门新兴学科领域，是脉冲功率技术、相对论电真空器件、天线技术等多学科相结合的综合学科。其中高功率微波天线的作用是将相对论电真空器件产生的高功率微波定向发射到空间，在高功率微波系统中起到了关键作用。

为了使高功率微波具有快速的波束扫描能力，西南交通大学提出了基于短螺旋天线的相控阵技术，但天线的圆极化方向一旦设计完成，就无法改变。而目前的极化可重构天线都是基于可控二极管技术，通过直流偏置电压控制二极管的导通与断路，改变天线电流分布，从而实现极化、方向图或频率重构，但在高功率微波领域，基于可控二极管的可重构技术远远不能满足高功率微波的功率容量要求，因此急需一种具备波束二维扫描和极化可重构的高功率相控阵天线。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种左右旋圆极化可重构的高功率微波相控阵天线，采用一种新型的左右旋可重构圆极化辐射单元组成阵列，使用一个步进电机即可实现圆极化辐射单元的极化角相位旋转和左右旋重构，使得该天线阵可同时实现二维波束扫描能力和左右旋圆极化可重构，同时具有百兆瓦级的功率容量，解决目前高功率相控阵天线极化不可重构和现有可重构天线功率容量低和波束难以扫描的难题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种左右旋圆极化可重构相控阵天线，包括径向线功率分配网络、若干个贴在径向线功率分配网络正面上的圆极化贴片单元、以及罩在径向线功率分配网络上的天线罩；还包括若干个设置在径向线功率分配网络背面上的电机，每一个电机通过一根馈电杆穿过径向线功率分配网络连接到一个圆极化贴片单元；

所述馈电杆外形为“丩”形，包括长轴和短轴；所述长轴由共轴的内外两层组成，内层一端与圆极化贴片单元连接为一体，另一端与电机的转轴联动；短轴的一端与圆极化贴片单元接触，另一端通过横杆与长轴的外层连接为一体；

所述电机与径向线功率分配网络之间设置有单向轴承，长轴的外层与单向轴承联动使得外层只能向固定方向转动。

在上述技术方案中，所述长轴的内层与圆极化贴片单元的中心处连接。

在上述技术方案中，所述若干个圆极化贴片单元均匀排布在径向线功率分配网络上，且径向线功率分配网络的中心为馈电输入口。

在上述技术方案中，所述若干个圆极化贴片单元包括但不限于以矩形网格或边形网格排列在径向线功率分配网络上。

本实用新型还提供一种左右旋圆极化可重构相控阵天线，包括径向线功率分配网络、若干个贴在径向线功率分配网络正面上的圆极化贴片单元、以及罩在径向线功率分配网络上的天线罩； 

包括若干个设置在径向线功率分配网络背面上的电机，每一个电机通过一根馈电杆穿过径向线功率分配网络连接到一个圆极化贴片单元；

所述馈电杆为“丩”形，包括长轴和短轴；所述长轴由共轴的内外两层组成，内层一端与圆极化贴片单元连接为一体，另一端与电机的转轴联动；短轴的一端与圆极化贴片单元接触，另一端通过横杆与长轴的外层连接为一体；

所述圆极化贴片单元与长轴连接的一面上设置有两个对称的挡块，馈电杆的短轴与圆极化贴片单元接触的区域为两个挡块之间。

本实用新型的工作原理为：初始时，“丩”形结构的短轴在贴片上的接触点位于位置一，天线单元的辐射场为右旋圆极化，当步进电机的转轴与“丩”形馈电结构的长轴内层顺时针转动时，带动外层一同转动，实现圆极化辐射单元的角相位旋转，当整个阵面上的辐射单元按一定策略各自旋转一定角度时，即可实现阵列天线波束的二维相控扫描。

当步进电机的转轴与“丩”形馈电结构的长轴内层逆时针转动时，外层由于单向轴承的作用并不更随一同转动，当“丩”形结构的短轴在贴片上的接触点由位置一转动到贴片的位置二时，天线单元的辐射场极化方向变为左旋圆极化，继续逆时针旋转使接触点到达位置一时，可重新回到右旋圆极化状态，以上动作过程实现了本实用新型相控阵的左右旋圆极化可重构。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用新型左右旋圆极化可重构贴片天线作阵元，解决了目前高功率相控阵天线辐射场极化特性固定的问题，实现了左右旋圆极化的在线重构，使得高功率微波辐射系统在使用过程中可根据要求在线实时变化辐射场的圆极化左右旋方向。