[发明专利]基于重叠切换子阵实现相位中心连续可电调的阵列天线

说明书

本发明公开了一种基于重叠切换子阵实现相位中心连续可电调的阵列天线，包括天线阵元、单刀多掷开关、开关控制电路、移相器、移相器控制电路、功分器。天线阵元与单刀多掷开关相连且相邻的天线阵元连接不同的单刀多掷开关，通过开关控制电路来实现子阵的重叠切换。一个单刀多掷开关直接与功分器相连，其余的单刀多掷开关连接移相器后与功分器相连；也可以是所有的单刀多掷开关均连接移相器后与功分器相连。根据移相器的损耗来确定功分器的功分比，从而使各子阵阵元等功率激励；通过移相器控制电路对各重叠切换子阵阵元间的相位差进行控制。本发明能够实现相位中心的连续电调，可作为透镜天线或抛物面天线的初级馈源实现波朿扫描。

技术领域

本发明涉及天线领域，特别是一种基于重叠切换子阵实现相位中心连续可电调的阵列天线。

背景技术

波束扫描天线在现代无线通信系统中受到广泛关注，而相控阵是最常见的一种。对于相控阵天线，它的成本和复杂程度与移相器的数目直接相关。目前已有一些研究来减小其成本，例如利用矢量相加技术以减少移相器、基于新工艺研究低成本的移相器等。

在聚焦型天线(透镜天线、反射面天线、透射阵、反射阵等)中改变其馈电天线的相位中心是另一种实现波束扫描的有效方法。在现有文献中，通常聚焦类天线通过天线阵进行馈电，而波束扫描可以通过控制天线单元的开关来实现。这种结构不需要移相器，具有低成本的优势，但是由于馈电天线的相位中心移动不连续，它只能实现离散的波束扫描。

文献1：A.Abbaspour-Tamijani,L.Zhang,H.K.Pan,“Enhancing the directivityof phased array antennas using lens-arrays”Progress In ElectromagneticsResearch M,vol.29,pp.41-64,2013提出了一种通过全阵元相位控制的阵列天线all-element phase controlled antenna array(AEPCAA)来实现其相位中心连续移动，即利用一个小相控作为次级辐射源以重构虚焦点发出的球波面，通过控制每一个阵元的相位分布可以实现连续移动的相位中心。然而，当天线阵的虚焦点远离透镜天线的焦点时，某些阵元的不需要的辐射会使透镜天线的副瓣电平变得相当高。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种基于重叠切换子阵实现相位中心连续可电调的阵列天线，相位中心连续可电调，可用作聚焦类天线的馈电天线以实现波束的连续扫描。

实现本发明的技术解决方案为：基于重叠切换子阵实现相位中心连续可电调的阵列天线，包括n个天线阵元、单刀多掷开关、开关控制电路、移相器、移相器控制电路、功分器，n为正整数，每个天线阵元均与单刀多掷开关的不动端连接，相邻的天线阵元连接不同的单刀多掷开关，任意一个单刀多掷开关的动端与功分器连接，其他单刀多掷开关与移相器连接后再与功分器连接，或所有的单刀多掷开关均分别与移相器连接后再与功分器连接，所述开关控制电路用于控制单刀多掷开关的切换从而实现子阵的重叠切换，所述移相器控制电路用于控制移相器的相位从而实现每个子阵的各天线阵元的相位差。

优选地，n个天线阵元构成一维线阵或构成h×m二维平面阵。

优选地，对于二维平面阵，单刀多掷开关的不动端通过同轴电缆与天线阵元相连。

基于重叠切换子阵实现相位中心连续可电调的阵列天线，利用单刀多掷开关控制子阵的重叠切换，即对阵列天线相位中心的可移动范围进行重叠切换；再通过移相器控制子阵阵元间的相位差，使得相位中心在每一段重叠切换的范围内可以连续移动。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明通过单刀多掷开关使得不需要辐射的阵元不辐射，能够显著减小扫描波束的副瓣电平；2)本发明利用单刀多掷开关可以大幅减小所需移相器的数目，具有低成本的优势。

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。

附图说明