[发明专利]辐射线阵及其设计方法

说明书

本发明实施例提供一种辐射线阵及其设计方法，所述辐射线阵设置于介质基板的正面且与功率分配器的输出端对应连接而由功率分配器馈电，辐射线阵包括位于中部且与所述功率分配器的输出端相连的外接端以及多个呈线性排列且对称地设置于所述外接端两侧的阵元，各阵元的形状和尺寸均相同，每个阵元靠外接端的一侧还连接有阻抗变换段，每个阵元的远离外接端的一侧通过馈线连接至远离外接端一侧相邻接的阵元所连接的阻抗变换段上，邻接所述外接端的阵元所连接的阻抗变换段连接至所述外接端，各个阻抗变换段的面积自辐射线阵的中部对称地向两端逐级递增。本实施例保证阵元的有效辐射面积，同时减小辐射线阵的占用面积，利于产品的小型化。

技术领域

本发明实施例涉及微带阵列天线技术领域，特别是涉及一种辐射线阵及其设计方法。

背景技术

微带阵列天线通常包括辐射线阵以及为每条辐射线阵馈电的功率分配器，每条辐射线阵包括多个阵元以及连接各个阵元的馈线。

现有的辐射线阵为实现各个阵元有效的电流加权赋值，从而控制微带阵列天线的旁瓣电平，尤其是对第一旁瓣电平的抑制。在天线设计时主要两种方案，其中，第一种是通过将多个形状和尺寸相同的阵元设置于馈线的同一侧与馈线相连，再通过调整各个阵元与馈线连接处的匹配节的尺寸实现电流加权赋值，但是，这种方案增加了辐射线阵的尺寸，不利于产品的小型化；第二种是直接将多个阵元通过馈线相互串接，再通过调整各个阵元的尺寸从而实现电流加权赋值，然而，这种方案减小了阵元的有效辐射面积，整体天线的增益也会有所降低。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种辐射线阵，尺寸小，也能有效的提高有效辐射面积。

本发明实施例进一步所要解决的技术问题在于，提供一种辐射线阵的设计方法，能有效的提高设计效率。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用以下技术方案：一种辐射线阵，设置于介质基板的正面且与功率分配器的输出端对应连接而由功率分配器馈电，所述辐射线阵包括位于中部且与所述功率分配器的输出端相连的外接端以及多个呈线性排列且对称地设置于所述外接端两侧的阵元，各阵元的形状和尺寸均相同，每个阵元靠外接端的一侧还连接有阻抗变换段，每个阵元的远离外接端的一侧通过馈线连接至远离外接端一侧相邻接的阵元所连接的阻抗变换段上，邻接所述外接端的阵元所连接的阻抗变换段连接至所述外接端，各个阻抗变换段的面积自辐射线阵的中部对称地向两端逐级递增。

进一步的，各个阻抗变换段的面积按切比雪夫或泰勒分布方式自辐射线阵的中部对称地向两末梢端逐级递增。

进一步的，各个阻抗变换段的长度均为四分之一波长。

进一步的，各条所述馈线长度均相等。

进一步的，所述阵元为偶数个，所述辐射线阵的中部设置有巴伦作为所述外接端，邻接所述外接端的阵元所连接的阻抗变换段的末梢端分别连接至所述巴伦的两个输出端，所述巴伦的输入端连接至所述功率分配器的输出端。

另一方面，为解决上述进一步的技术问题，本发明实施例提供一种基于上述任一项所述的辐射线阵的设计方法，包括以下步骤：

根据待设计辐射线阵的预定参数指标，建立阵元模型；

对阵元模型进行仿真优化确定阵元的第一尺寸，将各阵元呈线性排列；

在阵元模型中的阵元一侧连接馈线初步建立微带线等效模型，再在所述阵元模型的馈线和阵元之间添加阻抗变换段建立线阵天线传输线等效模型；

确定待设计辐射线阵所包含的阵元的数量、天线波束赋型方法以及微带串馈天线控制电流激励方法；

计算获得各个阵元电流赋值分布；

借助电磁传真工具计算获得各个阵元和阻抗变换段的第二尺寸；