[发明专利]一维有源阵列的开放式波导天线

说明书

一种用于一维(ID)有源电子可控阵列(AESA)的双极化天线阵列，包括彼此交错的开放式波导元件的第一和第二阵列，每个阵列包括横向延伸至扫描平面SP的多个企业网络，并且具有与扫描平面横向间隔的一系列元件，并且其中，每个元件通过波导扭曲耦合到相应的企业网络并倾斜于扫描平面。一个阵列的波导元件与另一个阵列的波导元件正交定向。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年7月2日提交的美国临时专利申请编号62/693,290的优先权，所述申请特此以引用的方式整体并入。

技术领域

一般而言，本申请涉及用于有源电子扫描阵列的天线系统及其使用方法。

背景技术

具有波导馈电网络的天线阵列具有理想的低损耗水平。随着波导馈电元件数量的增加，波导馈电网络变得越来越复杂和占用空间。

波导的最小宽壁尺寸与天线阵列的最低工作频率成反比，而波导馈电元件之间的最大元件间距与最高工作频率和所需的最大扫描角范围成反比。随着所需工作带宽的增加，这种天线阵列的波导馈电网络尤其难以满足所需的元件间距。此外，波导馈电元件之间的元件间距可能受到波导馈电网络尺寸的约束，尤其是宽壁尺寸的约束，从而限制天线的扫描范围性能。

Jensen等人的美国专利9,559,428和Seifried等人的美国专利8,477,075描述了全波导宽带双极化天线阵列的示例。这种天线可用于产生固定波束，但不适用于电子扫描。

Runyon的美国专利8,587,492描述了全波导宽带双极化天线阵列，可以在二维(2D)中进行电子扫描。然而，这种2D电子可扫描阵列通常需要为阵列中的每个辐射单元提供一个有源波束成形通道，这导致了巨大的成本和功耗。

因此，鉴于上述情况，提供一种基于波导的宽带双极化天线阵列将是有用的，该天线阵列可以在一维上被电子扫描，且该一维可以与合适的定位器互补以克服已知天线阵列的上述和其他缺点。

发明内容

本发明一方面涉及一种用于一维(1D)有源电子可控阵列(AESA)的双极化天线阵列，包括：第一开放式波导元件阵列(“第一元件”)，第一元件阵列包括多个第一企业网络，每个第一企业网络横向延伸至天线阵列的扫描平面SP，并且具有与扫描平面横向间隔的一系列第一元件，并且其中，每个所述第一元件通过第一波导扭曲耦合到相应的第一企业网络，使得每个所述第一元件都相对于扫描平面倾斜地定向；与所述第一元件交错的第二开放式波导元件阵列(“第二元件”)，第二元件阵列包括多个第二企业网络，每个第二企业网络横向延伸至天线阵列的扫描平面SP，并且具有与扫描平面横向间隔的一系列第二元件，并且其中，每个所述第二元件通过第二波导扭曲耦合到相应的第二企业网络，使得每个所述第二元件都相对于扫描平面倾斜地定向并且与相邻的第一元件正交；并且其中，多个所述第一企业网络和多个所述第二企业网络沿着所述天线列阵的扫描平面SP交替间隔。

每一个所述第一和第二企业网络可以包括用于天线阵列的全双工操作的波导双工器。

每一个所述第一和第二企业网络可以包括波束形成器。

每一个第一波导扭曲使相应的第一元件相对于所述天线阵列的扫描平面以45°角定向。

每一个所述第一和第二企业网络可以包括所述一系列第一元件中相邻元件和所述一系列第二元件中相邻元件之间的H面(H-plane)元件间距离Dh，在天线系统的最高工作频率下，所述H面间隔距离可以≥0.8λ，并且其中，每一个所述第一和第二企业网络可以包括所述一系列第一元件中相邻元件和所述一系列第二元件中相邻元件之间的E面(E-plane)元件间距离De，在天线系统的最高工作频率下，所述E面间隔距离可以≤0.7λ。

所述第一元件中的至少一个和/或所述第二元件中的至少一个可以是介质加载的波导元件。

所述第一元件中的至少一个和/或所述第二元件中的至少一个可以是脊波导元件。