[发明专利]一种基于多模式的一维宽角度扫描相控阵天线

说明书

本发明提供了一种基于多模式的一维宽角度扫描相控阵天线，属于微波天线技术领域。本发明所述相控阵天线单元主要由矩形辐射贴片、短路圆环贴片以及馈电部分构成。通过分别激励单元天线中的矩形贴片和圆形贴片，不同贴片产生的不同的模式方向图得以相互补充，构建联合宽波束单元。单元天线中的两个贴片采用叠层结构以实现不同贴片上端口之间较好的隔离。以上述联合宽波束单元为基础，构建一维宽角度扫描相控阵。将俯仰面扫描空间分为两个子空间，当在每个子空间内扫描时，分别只激励天线单元的矩形贴片或圆环贴片。本发明可以有效拓展平面相控阵的扫描范围，并且保证扫描波束在整个范围具有相同的极化。

技术领域

本发明属于微波天线技术领域，具体涉及一种基于多模式的一维宽角度扫描相控阵天线。

背景技术

近年来随着航空航天技术的发展，机械转动来扩展扫描区域的方式由于扫描速度较为缓慢等缺陷已经不能满足人们需求，人们希望可以拓展相控阵天线自身扫描区域来替代传统的“相扫”+“机扫”的扫描方式。虽然平面相控阵具有剖面低、波束扫描灵活等优点，但是传统的平面相控阵天线扫描区域也存在很大的局限，随着扫描角度的增大，增益会迅速下降，很难形成有效的扫描，一般传统的平面相控阵扫描角度只有±50°左右。随着人们研究的深入，发现阵列单元很大程度决定了相控阵的性能。因此构建宽波束或联合宽波束单元成为展宽相控阵的扫描范围的一种有效的方式，但如何在保证极化等问题前提下构建宽波束单元又存在诸多困难。

文献“A wide-angle scanning phased array with microstrip patch modereconfiguration technique(Xiao Ding,You-Feng Cheng,Wei Shao,and Bing-ZhongWang.IEEE Transactions on Antenna and Propagation,2017,65(9):4548-4555)”中提出了一种模式理论与可重构技术相结合的方式，在一个矩形贴片上通过重构馈电网络激励两种不同模式，不同模式的方向图实现了相互补充，构建了联合宽波束单元，以上述单元为基础构建1×4的阵列，拓展了扫描范围，可以实现一维±75°的扫描，实现了较好的增益平坦度。但是这种方式仍然存在一定缺陷，不同的模式虽然可以实现方向图的相互补充，但是极化方式相互垂直，给实际应用带来很大困难。

因此，对于相控阵扫描天线而言，要在实现相同极化的基础上实现一维宽角度扫描，还是存在一定的困难。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的缺陷，提供一种基于多模式的一维宽角度扫描相控阵天线。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：

一种基于多模式的一维宽角度扫描相控阵天线，包括八个相同的单元天线，其中八个单元天线等间距排列成一维阵列；每个单元包括矩形辐射贴片部分、短路圆环辐射贴片部分和馈电部分；所述矩形辐射贴片部分包括矩形贴片1和第一介质基板2；所述矩形贴片1的四周刻蚀有缝隙；所述矩形贴片1印刷于第一介质基板2的上表面；所述短路圆环辐射贴片部分包括圆形贴片3、第二介质基板4和金属地板5；圆形贴片3位于第一介质基板2的下表面，且位于第二介质基板4的上表面；圆形贴片3和金属地板5之间通过金属贴片11连接；金属地板5上刻蚀有四条矩形缝隙；馈电部分包括第一金属探针7、第一SMA接头8、第二金属探针9和第二SMA接头10；第一金属探针7与矩形贴片1连接，第一SMA接头8位于圆形贴片3的下表面；第二金属探针9与圆形贴片3连接，第二SMA接头10位于金属地板5的下表面；

第一金属探针7和第一SMA接头8用于给矩形贴片1馈电，第二金属探针9和第二SMA接头10用于给圆形贴片3馈电。