[发明专利]一种嵌套式不等间距相控阵天线及组阵方法

说明书

本发明公开了一种嵌套式不等间距相控阵天线及组阵方法，包括至少两个天线单元，天线单元中单元间距最大的排布在天线阵的中心位置形成第一方形模块，第一方形模块的外层为单元间距次大的天线单元围绕形成的第二方形模块，依次类推，将所有的天线单元按单元间距由大到小依次围绕成方形模块并排布在上个方形模块的外圈。本发明不同天线单元分布在各自区域，有利于形成模块，天线阵中有源通道成外密内疏分布，相较于常规满阵有源通道的密集分布，内密外疏的通道分布利于阵面中心区域的热流动，有利于系统工作中的散热，热稳定的系统更加安全可靠。有效削弱的天线方向图栅瓣，降低了杂散信号干扰，提高雷达系统性能。

技术领域

本发明涉及一种阵列天线技术，尤其涉及的是一种嵌套式不等间距相控阵天线及组阵方法。

背景技术

随着现代雷达技术的飞速发展，雷达已经在国防、民用领域起到越来越重要的作用。有源相控阵雷达作为雷达的重要分支，具有快速改变波束指向和波束形状、可用多部发射机在空间进行功率合成、易于形成多个发射与接收波束等特点，是当今雷达发展的主流。

然而，相控阵雷达造价较高，庞大的设备及其用电量是一个影响相控阵应用的重要因素。降低造价是相控阵雷达发展的迫切需求。作为相控阵雷达的窗口，相控阵天线占据了雷达系统的大部分成本，如何解决相控阵天线造价具有极大的意义。

目前常用降低相控阵天线成本的方法主要是减少有源通道数量。常见的减少有源通道的方法有：有限视场扫描、稀疏阵、不规则子阵等。有限视场扫描是通过牺牲天线阵的扫描能力来增大天线单元间的间距以达到减少有源通道的目的；稀疏阵则是通过某种特定方式将天线单元进行一定比例稀疏化，此方法可大比例稀疏天线单元和有源通道数，但是设计方法难度大，且稀疏后的天线阵形状各异难以加工、装配、定位；运用不规则子阵打破子阵排布周期性也可实现稀疏有源通道，但是不规则子阵组成难度大，对于大阵列设计时，无法通过人工手动拼接完成组阵，工程上亦较难实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何削弱由有源通道稀疏天线单元间距增大引起的方向图栅瓣，提供了一种嵌套式不等间距相控阵天线及组阵方法。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明的一种嵌套式不等间距相控阵天线，其特征在于，包括至少两个天线单元，天线单元中单元间距最大的排布在天线阵的中心位置形成第一方形模块，第一方形模块的外层为单元间距次大的天线单元围绕形成的第二方形模块，依次类推，将所有的天线单元按单元间距由大到小依次围绕成方形模块并排布在上个方形模块的外圈。

位于外层的方形模块包围其内层的方形模块，外层的方形模块的天线单元的单元间距能被方形模块的边长整除。

所述第一方形模块的天线单元为n×n的小子阵。因为天线单元按单元间距由大到小的顺序编号，故编号越小的天线单元其尺寸也就越大，需要以子阵形式进行设计，防止天线法向波束出现栅瓣。

一种嵌套式不等间距相控阵天线的组阵方法，包括以下步骤：

(1)根据天线阵规模，选择两种或两种以上单元间距的天线单元，天线单元按单元间距由大到小的顺序编号为1号、2号……N号；

(2)将1号天线单元按其间距紧密排布在天线阵中心位置，形成一个方形模块；

(3)将2号天线单元按其间距紧密排布在方形模块外围，形成“口”字形，包围中心的方形模块，并形成新的方形模块；

(4)将剩余种类天线单元依次排布在方形模块外圈，直至完成天线阵的排布。