[发明专利]一种宽带低副瓣低剖面平面阵列天线

说明书

本发明提供一种宽带低副瓣低剖面平面阵列天线，包括N个天线单元、馈电网络以及两个金属腔体，阵列天线采用双层贴片宽带天线单元，采用m*2m均匀间距的布阵方式实现E面和H面同时低副瓣，设计一分N路T形节功分器馈网和Wilkinson功分器馈网通过玻珠连接器与天线相连实现所需的激励幅相，该T形节功分器馈网通过并联形式降低平面布线复杂度和设计成本，该Wilkinson功分器馈网通过串并联形式极大提高阵列天线作为接受天线时的接受效率，金属腔体作为载体，固定天线和馈网，同时起屏蔽作用。本发明通过设计天线单元、激励幅相、两种馈电网络，实现了一种宽带低副瓣低剖面平面阵列天线，该平面阵具有频带宽、剖面低、低副瓣、增益高、成本低的优点。

技术领域

本发明涉及微波与卫星通信的阵列天线技术领域，特别涉及一种宽带低副瓣低剖面平面阵列天线。

背景技术

随着无线电子设备的增多，空间电磁环境变得愈加复杂，通讯系统和雷达系统所受到的电磁干扰也更加严重。低副瓣阵列天线具有窄波束，低副瓣，高增益等优点，这些优点使得其具有较强的抗电磁干扰能力和较好的灵敏度。天线作为无线通信系统的射频前端，性能的好坏直接决定通信质量的好坏，而高质量的通信系统对天线提出了更高要求：需要足够大的带宽以满足通信速率的需求；需要低旁瓣电平以减小对接受天线的干扰；需要低后瓣避免反向辐射。

微带天线具有低剖面、重量轻、易共形等优点，且易与有源器件、电路集成，适合规模化生产，可以有效地降低系统成本。因此，在雷达、电子对抗、卫星通信等领域，微带天线得到了广泛地应用。然而，普通微带天线主要缺点是工作频带较窄，这在一定程度上又限制了其应用。另外，低副瓣天线设计是目前阵列天线设计的热点和难点，是实现高性能雷达亟需解决的关键技术之一。微带天线易于组阵，其馈电网络形式灵活，采用微带天线作为阵元设计低副瓣阵列天线是比较常见的形式。阵列天线的工作带宽、增益、波束宽度以及副瓣电平等指标在很大程度上决定了整个系统的技战术性能，而这些指标又是相互关联的，在工程设计时需要折衷考虑。基于此，本发明提出了一种宽带低副瓣平面阵列天线的设计方法。

针对于宽带低副瓣阵列的设计，难点在于两部分：

(1)阵列形式的设计，其中包括：天线单元的选取、在有限口径下的布阵方式、所有单元的激励幅度相位选取。阵列天线性能和天线单元性能息息相关，在设计天线单元时，要求天线单元也是宽带天线单元。并在组阵时考虑布阵口径的限制，保证高增益的同时，不能出现栅瓣，这就需要限制单元间距在一个高频波长以内。实现低副瓣需要选用的端口激励幅度相位有很多种方式，针对不同的阵列天线，采用不同的方法去得到端口激励幅度相位是必须的。

(2)馈网的设计，馈网设计形式的选择也取决于阵列天线，目前大型阵列做的较多的为T形节功分器馈网，但是T形节馈网不能实现每个端口都匹配良好，这就使得天线作为接收端时接收效率较低。小型阵列以及一维线阵更多地采用Wilkinson功分器馈网，此种馈网可以实现各个端口的良好匹配，也能加大各个端口之间的隔离度。所以不仅在功分器的选择上面有差异，在串联馈电、并联馈电、串并相结合馈电的选择上也有较大差异。最后还需将馈网与阵列天线相接在一起后的整体匹配效果。

目前国内外对平面低副瓣阵列天线的研制越来越热，但是针对宽带二维低副瓣阵列天线还较少，其难点在于宽带二维馈网的设计，在频带较宽时，所需馈网实现的功率分配会发生较大变化，导致赋形效果变差。

发明内容