[发明专利]一种大扫描角阵列天线及其设计方法

说明书

本发明提出一种大扫描角阵列天线及其设计方法，在接近1个波长的TR组件间距下，可以实现方位、俯仰±45°扫描角的扫描，可视空间最大栅瓣低于主瓣‑20dB。该天线包括框架以及天线子阵；框架内设置有N×M个区域，每个区域设置一个天线子阵；每个天线子阵包括TR组件子阵、子阵馈电转接板以及子阵天线板；子阵馈电转接板的输入端与所述TR组件子阵连接，子阵馈电转接板的输出端与子阵天线板的输入端连接，子阵天线板以天线单元组为输出；通过子阵馈电转接板，缩小子阵天线单元间距，并将缩小后的子阵天线在原始TR组件子阵尺寸内做偏移，通过该结构从而抑制了栅瓣，提高了工程化水平。

技术领域

本发明涉及一种天线结构，具体涉及一种大扫描角阵列天线及其设计方法。

背景技术

相控阵天线因其具备快速的波束扫描、灵活的波束赋形、较高的可靠性等优点，被广泛应用于雷达制导和无线通信领域。阵列天线的结构形式是多种多样的，最基本的形式是线性阵，它是指多个辐射元的中心在一条直线上的阵列天线，单元间距可以是相等的，也可以是不等的。当天线的辐射元的中心排列在一个面上时，则称它为面阵。面阵周围所形成的轮廓形状，可以是矩形面阵，也可以是圆形面阵等。在阵列天线中，单元间距一般取1/2波长，若单元间距过大会在方向图中形成不必要的栅瓣，太小则会使阵列天线单元间的互耦变大，影响天线性能，同时会增加阵列天线的成本及设计难度。

为了降低成本，在确保天线性能的前提下尽量减少单元数目在工程中显得很有必要。在一些地基大型相控阵雷达中，如果采用常规的0.6λ左右的单元口径，其成本是非常巨大的，为了降低成本，增大单元间距是减少单元数目降低成本的有效方法。单元间距在一个波长，甚至两个波长，与此同时会带来栅瓣的影响，扫描范围大大受限。目前通过全阵随机能将线极化体制的雷达扫描时栅瓣抑制到-20dB以下，但是对于数以万计单元的大型阵来说，这种方法几乎不具备可实现性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工程高度可实现的大扫描角天线阵列，解决大间距大规模天线阵列扫描时栅瓣过高的问题。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种大扫描角阵列天线，包括框架以及天线子阵；

框架内设置有N×M个区域，每个区域设置一个天线子阵；

每个天线子阵包括TR组件子阵、子阵馈电转接板以及子阵天线板；子阵馈电转接板的输入端与所述TR组件子阵连接，子阵馈电转接板的输出端与子阵天线板的输入端连接，子阵天线板以天线单元组为输出；

每个TR组件子阵包括n×m个TR组件；每个TR组件子阵中TR组件的水平方向间隔为dx，俯仰方向间隔为dy；

天线单元组包括n×m个天线单元；每个天线单元组中n×m个天线单元的水平方向间隔为ax，俯仰方向间隔为ay；

天线单元组整体偏心设置在一个子阵天线板上；

不同子阵天线板上天线单元组的偏心量均不同；

其中，ax/dx＝sx，ay/dy＝sy，sx定义为水平方向压缩系数，sy定义为俯仰方向压缩系数，sx和sy的取值范围是0.6-0.9；N，M，n，m为大于等于1的正整数。

进一步地，上述子阵馈电转接板具体包括TR组件连接层，第一转接层以及天线板连接层；

TR组件连接层的输入端表面设置有与TR组件一一对应的n×m个第一接头，输出端表面设置有与第一转接层输入表面输入端口一一对应n×m个第一探针；

天线板连接层的输入端表面设置有与第一转接层输出表面输出端口一一对应的n×m个第二探针，输出端表面设置有n×m个第二接头；