[实用新型]多倍频程超宽带天线及共形阵列天线

说明书

本实用新型属于天线设计技术领域，具体涉及一种多倍频程超宽带天线及共形阵列天线。所述多倍频程超宽带高隔离度天线，包括介质基板、馈电结构和附着在所述介质基板正反面的金属辐射贴片；所述介质基板正反面的金属辐射贴片为相同结构的渐变式贴片，共同组成对跖Vivaldi天线，两金属辐射贴片对称地分布于介质基板的上下两面；所述金属辐射贴片由内指数渐变槽线和外指数渐变槽线围成，正反面两金属辐射贴片之间形成辐射的开口槽。所述共形阵列天线，将上述天线作为天线单元，将6个所述天线单元均匀排布在圆台载体侧面，相邻天线单元之间保持一定间隙，所述天线单元保持原有形状。本实用新型提高了天线的低频工作带宽和辐射增益及方向性。

技术领域

本实用新型属于天线设计技术领域，具体涉及一种多倍频程超宽带天线及共形阵列天线。

背景技术

随着科学技术的快速发展和信息化武器装备的产生，电磁频谱资源运用愈发频繁，电磁环境日益复杂，电磁波调控手段面临新的挑战。

在对抗水平不断提升的情况下，逐渐出现了感知、探测、制导、对抗一体化的需求，这就要求天线具有自适应和超宽带的性能。同时，飞行器平台的气动、隐身等性能约束，又期望相应的天线具有与载体共面共形的特征。现代战场对超宽带天线系统的要求越来越高，提高天线系统在复杂电磁环境中的信息感知精度和速度，会使认知电子设备的复杂程度加大，尤其是应用于飞行平台的阵列天线。此外，为了适应各种高速运动的飞行器，各类曲面共形天线相继产生，不仅可以增加飞行器的操作性能，减少空气气动阻力和天线的重量，还可以降低雷达散射面积，实现飞行器的隐身特性。飞行平台天线的设计，不仅需要满足天线的高性能要求，且需要对天线的尺寸进行小型化和共形设计，确保降低天线的重量并保证天线和平台共形成一个整体。

对于超宽带系统而言，其天线的研究与设计显得极为重要。天线作为电子信息系统的核心部件之一，是发射和接收电磁波必不可少的，负责将发射机发射的信号转换成无线电波辐射到空间，或将空间电磁波转换成电流电压传递给接收机，在雷达、通信、导航系统中发挥着重要的作用。指标优良的天线可提升电子设备和装备的性能。

随着信息容量的急剧扩大及现代电子设备抗干扰能力需求的不断加强，单个天线所能完成的功能往往比较有限，因此，阵列天线以及宽带天线技术成为解决关键问题的重点，以满足工作频带内电压驻波比、增益、效率和辐射方向图的灵活可控等多项要求，实现对全频段、全空域的电磁态势感知和探测，获取相关辐射源的特征参数。同时，为保证不同搭载平台(如车辆、船舰、飞机、导弹等)信息数据截获的稳定性，完成对战场电磁态势的精准感知，支撑多功能认知导引头及认知电子战设备，需与搭载平台共形匹配。

面对复杂电磁环境，传统机械扫描天线的重量较大，运动惯性大，扫描速度慢，无法满足紧凑和高速信息获取的需求。相比于线阵与面阵，共形阵列天线具有以下特征：(1)不影响载体的空气动力学性能；(2)具有更广阔的波束覆盖范围；(3)可提高载体的空间利用率；(4)可增大天线等效口径。

共形天线阵具有线阵、平面阵无法比拟的性能优势，但由于受到共形载体曲率的影响，空间不同位置的阵元最大波束指向不一致，造成辐射性能恶化，这给阵列的设计带来了较大的困难。若采用一般的等幅同相的馈电方式对共形阵上的天线单元进行激励，易导致较高的旁瓣和高的交叉极化，甚至可能出现辐射方向图的裂瓣，极化性能急剧恶化等。因此，对共形阵电性能的研究是很有必要的。

超宽带共形阵天线能够与飞行载体表面相共形，在减轻运动物体质量的同时还不破坏载体的空气动力学和外形特性。相对于平面阵天线，对共形阵天线的研究和综合更为复杂。对共形阵天线的综合研究不仅要考虑辐射性能，而且要考虑共形阵列单元的形式、形状、以及其分布等问题。

现有的超宽带天线工作频段还有一些局限，如可以覆盖较高的频段，但是低频段工作特性不好，不能满足系统在低频段的工作需求。同时以传统的共形方式将天线共形到复杂载体上时，天线的形变必然会造成天线性能的恶化，且在阵列天线共形设计中，还需要考虑各个天线单元的互耦问题。