[发明专利]基于滑动口面的多波束天线阵

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，特别涉及一种基于滑动口面的多波束天线阵。

背景技术

多波束天线有三种主要的基本类型：反射面天线，相控阵天线和透镜天线。应用较为广泛的是反射面天线，多波束反射面天线由馈源(或者馈源阵)和反射面构成，反射面可以是抛物面，也可以是平面，它可以将不同形式的发散能量转换为平面波，通过转动天线底座或多馈源来获得多波束；它具有结构简单、重量轻、设计成熟、反射损耗低等优点；但同时也有很多不足：波束差异性较大、覆盖范围窄、扫描慢、容易出现相互干扰和遮挡等问题。多波束相控阵由波束形成网络和天线阵两部分组成，通过调节天线阵各单元的激励系数来改变波束指向，可灵活控制波束数目和形状，实现快速扫描和跟踪。同时它具有相控阵的共同劣势：馈电网络损耗大、收发组件复杂、频带窄、波束覆盖范围有限、成本高。多波束透镜天线通常应用于光学领域，如黎曼透镜、龙格透镜、菲涅尔透镜等，它的工作原理类似于反射面天线，不同的是透射天线的出射波和入射波位于透射阵面的异侧，而反射面天线的出射波和入射波位于反射阵面的同侧。多波束透镜天线可以同时产生多个一致性较好的扫描波束，带宽取决于馈源，可实现宽角度波束扫描且扫描角度随频率独立，不存在馈源的遮挡效应；它的缺点是相对反射面天线设计较为复杂，存在反射损耗，现有材料种类的稀少限制了透镜天线技术的发展。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于滑动口面的多波束天线阵，定义有效口面为对主波束指向起主要作用的天线阵的局部口面区域，单馈源照射天线口面时，滑动馈源，有效口面随着馈源的滑动 在天线阵上滑动，可以产生多个不同指向的扫描波束；馈源阵照射天线口面时，每个馈源对应的有效口面不同，可以同时产生多波束；天线阵采用反射阵或者透射阵的形式，有效口面上每个单元的补偿相位补偿了馈源照射到有效口面上不同单元时由于距离不同而产生的相位差，同时从而在天线口面上形成特定的实际口面相位分布，获得高增益扫描波束或高增益覆盖波束；这样，不同位置的馈源照射天线阵时由天线阵的不同局部口面区域有效口面决定主波束特性；本发明通过牺牲口面效率的方式，获得了更多的口面设计自由度，可以实现宽角度波束扫描或大范围波束覆盖。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

基于滑动口面的多波束天线阵，其特征在于，包括：

天线阵1，为由若干个天线单元3构成的一维直线阵列或一维曲线阵列或二维平面阵列或二维曲面阵列；

馈源阵2，为由若干个馈源4构成的一维直线阵列或一维曲线阵列或二维平面阵列或二维曲面阵列；

其中，所述馈源4用于照射所述天线阵1，馈源4可以在馈源阵2所在的曲面上移动。在不同的馈源位置上所对应天线阵1的照射区域不同，从而产生指向不同方向的波束。当同时采用多个馈源4构成的阵列时，可以同时产生指向不同方向的波束。

所述天线单元3为反射式单元或透射式单元，从而构成反射阵或透射阵。

所述若干个天线单元3提供多个不同的补偿相位，入射波照射所述天线单元3时，入射波和出射波位之间存在由所述天线单元3提供的补偿相位差，当所述天线单元3为反射式单元时，入射波和出射波位于天线单元3的同侧；当所述天线单元3为透射式单元时，入射波和出射波位于天线单元3的异侧。

所述馈源4具有特定形状的方向图，可以根据实际需求，选取方向图满足具体的指标要求的馈源。

所述馈源阵2相对天线阵1沿不同方向滑动，馈源阵2照射所述天线阵1时，组成其的每个馈源4所对应的有效口面在天线阵1的不同局部口面区， 分别将每个馈源4照射的非平面波转换为平面波，同时产生不同指向的、一致性较好多个高增益覆盖波束。

所述单个馈源4照射所述天线阵1时，馈源4相对天线阵1沿不同方向滑动，馈源4所对应的有效口面随着滑动方向在天线阵1上滑动，馈源4在不同位置时所对应的有效口面将照射的非平面波转换为平面波，产生不同指向的、一致性较好的高增益扫描波束。

当所述天线单元3为反射式单元时，滑动馈源4或者馈源阵2照射产生不同指向的反射波束；当所述天线单元3为透射式单元时，滑动馈源4或者馈源阵2照射产生不同指向的透射波束。

所述天线阵1形状为矩形、正方形、圆形或椭圆形。

所述天线阵1的口面相位分布设计规则为：