[发明专利]基于零点扫描天线的大间距相控阵及栅瓣抑制方法

权利要求书

1.一种基于零点扫描天线的大间距相控阵，其特征在于，大间距相控阵为二维平面阵，阵内每个天线单元为零点扫描天线且呈周期性排布；

所述零点扫描天线包括寄生贴片层(1)、辐射贴片层(2)、馈电层(3)、空气层(4)和金属外壳(5)；

所述寄生贴片层(1)包括寄生贴片(6)，所述寄生贴片(6)位于零点扫描天线顶部；

所述辐射贴片层(2)位于金属外壳(5)内部；

所述辐射贴片层(2)包括馈电探针(9)，所述馈电探针(9)贯穿辐射贴片层(2)和馈电层(3)；

所述空气层(4)位于寄生贴片层(1)与辐射贴片层(2)之间；

所述辐射贴片层(2)还包括辐射贴片(7)、对角线短路探针(10)、地板(11)以及加载变容二极管的阻抗可重构电路(12)；

所述馈电探针(9)设置在辐射贴片(7)上；

所述对角线短路探针(10)设置在辐射贴片(7)上，连接辐射贴片(7)和地板(11)；

所述加载变容二极管的阻抗可重构电路(12)位于辐射贴片(7)边缘处；

所述加载变容二极管的阻抗可重构电路(12)包括短路探针(8)、变容二极管(13)、隔直电容(14)、辐射贴片层隔交电感(15)、微带线(16)、辐射贴片层偏置线(17)和偏置探针(18)；

所述短路探针(8)一端与变容二极管(13)相连，另一端与地板(11)相连；

所述变容二极管(13)设置在微带线(16)与短路探针(8)之间；

所述微带线(16)与辐射贴片(7)通过隔直电容(14)相连；

所述辐射贴片层隔交电感(15)一端并联在微带线(16)上，另外一端与偏置线(17)相连；

所述偏置探针(18)贯穿辐射贴片层(2)和馈电层(3)，连接辐射贴片层偏置线(17)和馈电层偏置线(19)。

2.根据权利要求1所述的基于零点扫描天线的大间距相控阵，其特征在于，所述馈电层(3)包括馈电层偏置线(19)、馈电层隔交电感(20)、扇形电容(21)、馈电微带线(22)和FPC连接器(23)；

所述馈电层偏置线(19)与FPC连接器(23)相连；

所述馈电层隔交电感(20)一端与偏置探针(18)相连，另一端与馈电层偏置线(19)相连；

所述扇形电容(21)放置在1/2波长的短路点处，最大限度减小外加偏置线对天线性能的影响；

所述馈电微带线(22)与馈电探针(9)相连。

3.根据权利要求1所述的基于零点扫描天线的大间距相控阵，其特征在于，通过改变变容二极管(13)上加载的偏置电压以改变变容二极管(13)的容值，从而改变阻抗可重构电路(12)的等效阻抗，进而改变辐射贴片(7)等效辐射缝隙之间的相位差，实现方向图零点和波束指向的同时扫描。

4.根据权利要求1所述的基于零点扫描天线的大间距相控阵，其特征在于，天线单元之间间距为0.8个波长。

5.根据权利要求1所述的基于零点扫描天线的大间距相控阵，其特征在于，零点扫描天线仅采用4个变容二极管(13)。

6.一种栅瓣抑制方法，其特征在于，采用权利要求1-5中任一种所述的基于零点扫描天线的大间距相控阵，包括：

步骤1：在大间距相控阵进行波束扫描时，调节零点扫描天线中变容二极管(13)的偏置电压；

步骤2：将零点扫描天线的方向图零点实时对准阵因子中栅瓣的角度，进行栅瓣抑制，实现低副瓣波束扫描；

步骤3：随着变容二极管(13)的偏置电压的改变，其波束指向也连续可调，将零点扫描天线主波束的3dB波束宽度覆盖相控阵主瓣的角度，进行低增益滚降波束扫描。