[发明专利]一种串馈圆极化天线法向组阵

说明书

本发明公开了一种串馈圆极化天线法向组阵，包括N个具有双端口的串馈圆极化贴片天线，每个贴片天线上设有位于90°圆心角弧线上的第一端口和第二端口，N个贴片天线沿辐射方向图法向等间距排列成多层柱状结构。本发明通过辐射法向组阵，使增益增加，同时只有厚度增加而平面尺寸(法向投影)没有改变，利于进一步的平面组阵，4单元组阵，增益增加量超过4dB。法向组阵辐射效率远远高于单元自身辐射。法向组阵辐射比单元具有更好的圆极化特性。组阵后依然可轻松实现左旋/右旋圆极化切换。串馈单元数目：N可以根据需要自由选择，如此，也提供了一种组建三维立体阵列的可行方案。电缆外包裹吸波材料，可以有效消除对极化波的干扰。

技术领域

本发明涉及一种天线技术，尤其涉及的是一种串馈圆极化天线法向组阵。

背景技术

天线按极化波形式,可以分为水平极化、垂直极化、斜极化、椭圆极化、圆极化等，按馈电形式可以分为串馈、并馈，按组阵形式可以分为圆环阵、线阵、平面阵、共型阵等。

在各类雷达或者通信等领域，重量轻、外形小、具有平面化结构这些特点常常具有应用价值，尤其在频率较低的情况下，常规的设计方法使得阵元面积大、重量大，不利于组阵。

在方位向或者俯仰向为保证天线具有较大的扫描能力而不出现栅瓣，辐射元距离向间距dy必须满足下式：

其中：λ_min为天线的最小工作波长，θ_max为天线偏离阵面法向的最大扫描角，Δ为辐射单元数目的倒数。据此，对于大扫描角的大规模阵列，一般要求阵元间距约为λ_min/2；空间采样理论可以得出同样的结论。同时为了满足阵元间耦合系数较小的要求，阵元的长宽尺寸应充分小于λ_min/2，这就对天线单元的小型化设计提出了严格的要求。

2018年国际天线传播年会(美国波士顿，AP-S2018conference in Boston,July8-13)的论文A Research for Miniaturized Circular Polarization Antenna提出一种串馈圆极化天线,但未提及其组阵的具体形式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何在提高增益的同时不增加天线法向投影面积，提供了一种串馈圆极化天线法向组阵。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括N个具有双端口的串馈圆极化贴片天线，每个贴片天线上设有位于90°圆心角弧线上的第一端口和第二端口，N个贴片天线沿辐射方向图法向等间距排列成多层柱状结构。

作为本发明的优选方式之一，所述N个贴片天线沿辐射方向图法向由下至上依次旋转0*90°，1*90°，…，n*90°,…，N*90°，n＝2，…，N-1。

作为本发明的优选方式之一，沿顺时针方向旋转，形成右旋圆极化波RHCP；沿逆时针方向旋转，形成左旋圆极化波LHCP。

作为本发明的优选方式之一，相邻贴片天线支架的间距disz＝λ/4，λ为自由空间波长。作为本发明的优选方式之一，第j个贴片天线上的第二端口与第j+1个贴片天线上的第一端口通过射频同轴软电缆连接。

作为本发明的优选方式之一，所述射频同轴软电缆的长度lenc(j)＝λg*({angle[s12(j)]-pd}/360+M)；

其中，angle[s12(j)]为第j个贴片天线上的第二端口到第j+1个贴片天线上的第一端口的s12参数的相位值，即相位延迟，其值如果为正，使用180-angle[s12(j)]代入上述公式，如果为负则直接代入，

M为整数，其取值使射频同轴软电缆能最短连接第二端口(j)和第一端口(j+1)，