[发明专利]一种由新型单极子天线组成的面天线阵

说明书

本发明提供一种由新型单极子天线组成的面天线阵，所述面天线阵的阵元是开口矩形腔体内的单极子天线；所述面天线阵是二维矩形阵；所述面天线阵的每一行构成一个正交天线阵，所述开口矩形腔体内的单极子天线极化方向垂直于所述正交天线阵轴线；所述面天线阵的每一列构成一个共线天线阵，所述开口矩形腔体内的单极子天线的极化方向与所述共线天线阵的轴线方向一致。采用新型开口矩形腔内的单极子天线构成密集的面天线阵列，在同样体积条件下显著提高天线增益，同时避免由天线单元互偶导致的天线方向性特性变差的问题；开口矩形腔内的单极子天线构成密集的面天线阵也有力地支持了天线小型化的技术潮流。

技术领域

本发明涉及阵列天线技术领域，具体涉及由开口矩形腔内的单极子天线构成的高增益面天线阵。

背景技术

偶极子天线，特别是半波振子天线，是应用非常广泛的一类天线，特别是在阵列天线中用作单元天线。单极子天线(四分之一波长)是从偶极子天线演变而来的，它的尺寸比半波振子小一半，而方向性系数比半波振子天线高3dB。单极子天线中的“地”面感应电流起到辐射作用，一方面提高了天线方向性系数，另一方面又屏蔽了外界对单极子天线的影响。

为了提高天线增益，常常会把单元天线组成阵列天线，天线阵元数越多，则天线阵增益越高。通常天线单元之间存在互耦，从而影响天线的输入阻抗(互阻抗)、方向性系数、辐射方向图以及相控阵的波束扫描，进而影响到天线布阵。在天线阵设计中，设计师总是尽可能克服天线单元之间的互耦，使(天线阵列中的)天线单元特性逼近自由空间中天线的特性，从而有效提高天线阵的增益。

单极子天线具有尺寸小、方向性好的优势，已经被作为单元天线应用于阵列天线设计。但是受制于现有单极子天线之间的互耦，阵列天线中的单极子天线单元间距通常大于等于二分之一波长。如果对现有单极子天线进行改进，得到互偶更小的单元天线，就可以通过密集布阵的方式进一步提高天线增益，设计出电气性能更加优化的天线阵列。

发明内容

本发明提供一种由新型单极子天线组成的面天线阵，具有高增益和良好的方向性，能够广泛应用于相控阵、反隐身雷达、超视距雷达等技术领域。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种由新型单极子天线组成的面天线阵，所述面天线阵的阵元是开口矩形腔体内的单极子天线；所述面天线阵是二维矩形阵；所述面天线阵的每一行构成一个正交天线阵，所述开口矩形腔体内的单极子天线极化方向垂直于所述正交天线阵轴线；所述面线天线阵的每一列构成一个共线天线阵，所述开口矩形腔体内的单极子天线的极化方向与所述共线天线阵的轴线方向一致；所述开口矩形腔体内的单极子天线包括开口矩形腔和单极子天线，所述开口矩形腔由一段矩形波导和金属板组成，所述矩形波导的一端被所述金属板封闭，所述单极子天线安装固定于所述矩形波导腔内，所述单极子天线的安装点位于所述矩形波导截面宽边所在的波导壁的中心区域，所述单极子天线平行于所述矩形波导的截面，垂直于截面宽边所在的波导壁。

优选的，所述面天线阵的阵元数为N×M，其中N≥2，M≥2，阵元高度即所述矩形波导的截面窄边长度小于或等于0.44λ；对于每一列的所述共线天线阵，相邻阵元之间间距小于0.52λ；对于每一行的所述正交天线阵，相邻阵元之间间距小于0.62λ。

优选的，所述矩形波导的长度为λ/2，截面宽边长a为λ/2，截面窄边长b≤λ/2，天线辐射面ab≤0.25λ²。

优选的，所述单极子天线是基于介质基片的加载了电容折合单极子天线。

优选的，所述基于介质基片的加载了电容折合单极子天线的高度为λ/4。