[发明专利]有效平面相控阵列天线组件

说明书

一种平面相控阵列天线组件包括具有用于第一频段的第一多个辐射槽和用于第二频段的第二多个辐射槽的第一面板、第二面板、第三面板以及插在第一面板和第二面板之间的结构，该结构具有处于第一频段的第三多个辐射元件和处于第二频段的第四多个辐射元件以及用于第三多个辐射元件的第一馈电网络和用于第四多个辐射元件的第二馈电网络，并且第二面板插在该结构和第三面板之间。该平面相控阵列天线组件可以形成合成孔径雷达(SAR)天线的部分。

背景技术

技术领域

本申请一般涉及相控阵列天线，并且更具体地涉及适用于双波段合成孔径雷达的有效相控阵列天线。

介绍

多频率多极化合成孔径雷达(SAR)是理想的，但是有效载荷、数据速率、预算、空间分辨率、覆盖面积等的局限性对于实现(尤其是在星载平台上的)多频率全极化SAR提出了重大的技术挑战。

航天飞机成像雷达SIR-C是运行在多于一个频带的SAR的示例。然而，这两个天线没有共同的孔，而且质量太大，无法在国际空间站(ISS)或小型卫星(SmallSAT)平台上部署。

天线构造，尤其是在星载平台上的天线构造，由于在面积和厚度上的各种原因而受到限制。例如，运载火箭的物理限制能够对天线的尺寸施加约束。对天线的面积的约束反过来能够对方向性施加约束。由于这个原因，效率能够成为天线设计的主要推动力，寻找减少天线损耗的方法可能变得重要。

现有的设计多频相控阵列天线的方法能够包括使用微带阵列。这些可能与高损耗相关联，从而导致效率低下。

本申请中所描述的技术涉及设计和构建适于ISS和SmallSAT部署的成本有效、高效率、结构合理的SAR天线，该SAR天线在至少一个频带上受到厚度以及双频操作和全极化的约束。

除需要小型、高效率的雷达天线之外，对商用微波和毫米波天线有类似的需求，诸如在无线电点对点和点对多点链路应用中。通常，这些应用使用反射器天线。但是，反射器和馈电喇叭在一起呈现相当大的厚度。

一种较小型的替代方案是微带平面阵列。通常需要几个层，并且有时需要特殊的布置来防止平行板模式在不同层之间传播。这些特征连同低损耗材料和支撑结构的成本一起使得该方法的吸引力降低。减少微带阵列的损耗也是困难的，尤其是在高频处。所以，虽然使用微带阵列能够减小天线的厚度，但天线是有损的，并且天线的面积需要大于反射器天线以获得相同的增益。

发明内容

平面相控阵列天线组件可以被概述为包括第一面板，第一面板包括用于第一频段的第一多个辐射槽和用于第二频段的第二多个辐射槽；第二面板；插在第一面板和第二面板之间的结构，所述结构包括处于第一频段的第三多个辐射元件和处于第二频段的第四多个辐射元件，所述结构还包括用于第三多个辐射元件的第一馈电网络和用于第四多个辐射元件的第二馈电网络；以及第三面板，其中，第二面板插在所述结构和第三面板之间。

该组件可以是在结构上自支撑的。整个组件基本上可以由辐射元件和馈电网络组成。第一面板、第二面板、第三面板和所述结构均可以包括机器加工的铝。第三多个辐射元件中的每一个可以包括耦接到第一多个辐射槽中的至少一个的折叠腔。第四多个辐射元件中的每一个可以包括耦接到第二多个辐射槽中的至少一个的至少一个波导，并且第三面板可以包括波导终端。至少一个波导中的每一个可以是脊形波导。第一频段可以是L波段，并且第二频段可以是X波段。第一馈电网络可以包括至少一个带线以及耦接到第三多个辐射元件中的每一个的至少一个探针。第二馈电网络可以包括耦接到第四多个辐射元件中的每一个的至少一个同轴电缆。第一多个辐射槽可以包括多个交叉槽，所述交叉槽可操作来辐射水平极化的微波和垂直极化的微波。多个交叉槽可以在平面内和穿过平面取向中的至少一个上展开。折叠腔可以至少部分地以电介质材料填充。第一面板、第二面板和第三面板以及插在第一面板与第二面板之间的结构可以构成平面相控阵列天线组件的唯一支撑结构，在没有任何附加结构的情况下，该唯一支撑结构自身支撑所述平面相控阵列天线组件。