[发明专利]一种反射面和差网络天线

说明书

本发明提出了一种反射面和差网络天线。该天线包括反射面天线、馈源以及和差网络，馈源连接至和差网络，其中，馈源采用单耳型喇叭，两个以上的单耳型喇叭成对对称分布在反射面天线焦点的两侧；单耳型喇叭为角锥喇叭的形状，喇叭口的边缘延伸设置有单耳结构。本发明提出的新型反射面和差网络天线，为馈源对反射面天线的遮挡问题提供了一种有效解决办法，能够在减小馈源相位中心相对反射面焦点偏移的同时得到高增益、低副瓣、低零值深度和高度对称的扇形和差波束。

技术领域

本发明涉及射频天线领域，具体涉及一种利用单耳型喇叭作为馈源的和差网络天线结构。

背景技术

近年来，毫米波雷达技术日益成熟，与红外相比，毫米波的大气衰减小、对烟雾灰尘具有更好的穿透性、受天气影响小，这些优异性能决定了毫米波雷达具有全天时全天候的工作能力，在交通监管、安防布控、目标搜寻等方面有着广泛的工程应用。天线作为毫米波雷达重要的组成部分，性能的好坏直接影响了雷达的探测和跟踪能力。

国内外对毫米波雷达天线进行了许多研究，如偏馈反射面天线、多波束天线、单脉冲天线等。反射面和差网络天线是单脉冲天线中的重要一种。如附图1所示，这类天线主要由反射面天线101、馈源喇叭102及和差器103等构成。反射面天线101是一个旋转抛物面，起到接收和发射的作用；馈源由两个以上的喇叭组成并成对放置在抛物面焦点附近，每个馈源用波导104连接并输出信号进入到和差器103中得到对应方位的和波束与差波束。

反射面和差网络天线中使用的喇叭馈源一般由标准波导扩展而成，它作为初级照射器起着输出能量的作用，喇叭馈源自产生以来发展形式多样，其中A.J.Simons和R.E.Lawrie首次提出的圆锥波纹喇叭在后来获得了大量的应用与改进，被广泛用作反射面天线的馈源，另有多模喇叭、变张角喇叭等许多形式的喇叭(Review of Soft and HardHorn Antennas,Including Metamaterial-Based Hybrid-Mode Horns[J].IEEE Antennasand Propagation Magazine,2010,vol.52,no.2,pp.31-39)。但对于正馈式反射面天线，馈源喇叭需要安装于抛物面焦点上，会不可避免地对抛物面的口面场中心部位产生遮挡，使得方向图的主瓣能量减小，并发生多次反射，影响天线口面场的电场分布，最终导致和差波束的主瓣电平的降低、副瓣电平上升、天线增益降低，严重时还会使得方向图主瓣变形。为了克服正馈型天线的馈源遮挡这一缺点，也可以采用偏馈的方法(Offset-parabolic-reflector antennas:A review[J].Proceedings of the IEEE,1978,vol.66,no.12,pp.1592-1618)，但偏馈型的天线不利于形成具有良好形状的和差波束。这是因为偏馈时馈源的等效相位中心会很大程度上偏离反射面天线的焦点，随着相位中心与抛物面焦点之间距离的增大，偏焦问题会很严重，一方面会影响和差波束的性能，使得旁瓣提高、波束变形和零值深度变大，极不利于满足天线高分辨等性能要求；另外一方面偏馈使得天线结构的设计难度增大，必要时为了达到性能指标，还需要对喇叭馈源进行复杂的赋形，最终导致天线的总体尺寸变大，致使天线的安装固定、使用寿命难以保证。

发明内容

针对目前正馈型反射面和差网络天线存在的遮挡、偏焦问题，本发明提出了一种新型的反射面和差网络天线，这种天线利用馈源赋形手段，让喇叭馈源的边缘延伸为单耳结构，在该简单结构的基础上，改变了馈源喇叭的能量照射分布，配合反射面可以减少信号的二次反射，在一定程度上削弱了馈源的遮挡效应，另一方面，这种天线结构在扩展的过程中相位中心的变化几乎为0，因此能够在减小馈源相位中心相对抛物面焦点偏移的同时得到高增益、低副瓣、低零值深度和高度对称的和差波束。

本发明采用的技术方案如下：

一种反射面和差网络天线，包括反射面天线、馈源以及和差网络，馈源连接至和差网络，所述馈源采用单耳型喇叭，两个以上的单耳型喇叭成对对称分布在反射面天线焦点的两侧；所述单耳型喇叭为角锥喇叭的形状，喇叭口的边缘延伸设置有单耳结构。