[发明专利]一种内嵌校准网络和扇出结构的圆极化相控阵天线

说明书

本发明提供一种内嵌校准网络和扇出结构的圆极化相控阵天线，包括：自上而下依次布设的天线辐射层、连接层以及天线馈线层，其中天线辐射层贯穿设有天线辐射结构，天线辐射层底部设有正对天线辐射结构设置的第一辐射缝隙，和正对天线馈线层的馈线网络设置的第二辐射缝隙；其中天线馈线层设有带线导体区，第一金属屏蔽区以及第二金属屏蔽区，第一金属屏蔽区贯穿天线馈线层形成SIW传输线以及SIW耦合器结构，第二金属屏蔽区贯穿天线馈线层形成SIW传输线，天线馈线层底部对应第一金属屏蔽区设有第一馈线缝隙，对应第二金属屏蔽区设有第一馈线缝隙，使得天线馈线扇出且内嵌校准网络，使得该圆极化相控阵天线可适用于高频天线需求。

技术领域

本发明涉及相控阵天线领域，特别涉及一种内嵌校准网络和扇出结构的圆极化相控阵天线。

背景技术

相控阵天线指的是通过控制阵列天线中辐射单元的馈电相位来改变天线方向图形状的天线，具体的，通过控制辐射单元的馈电相位来改变天线方向图最大值的指向，进而达到波束扫描的目的，当然也可以通过控制副瓣电平、最小值位置和整个方向图的形状进行各类自适应控制。相较于传统的需要用机械方式进行旋转调控的天线而言，相控阵天线具有快速电扫描、数字波束形成和空间功率合成等优点，在雷达、电子战、制导武器和通信等领域都得到了广泛应用。相控阵天线又可分为有源相控阵天线和无源相控阵天线，有源相控阵天线的每个或数个天线辐射单元后均接有一个固态T/R组件，每一固态T/R组件均能自产生以及接收电磁波。

然而目前的有源相控阵天线在适配高工作频率的天线需求时表现不佳。具体的，随着所需天线的工作频率的增大，天线辐射单元的尺寸就会变小，而芯片尺寸有一定限制，进而导致在高频需求时，芯片尺寸将大于天线辐射单元的尺寸，使得天线辐射单元无法直接与芯片垂直连接。此时若需要芯片与天线辐射单元垂直连接，则需将天线辐射单元之间的单元间距增加到大于芯片尺寸的程度，那么又会带来另一个问题：过大的单元间距将会导致扫描时出现栅瓣，恶化扫面描性能的问题，也就是说目前的有源相控阵天线在高频工作时无法兼顾芯片与天线辐射单元垂直连接和扫描质量。

另外，对于有源相控阵天线而言，天线阵列中每个天线辐射单元的幅度与相位值直接决定了相控阵的辐射特性。然而，由于相控阵系统在生产和使用过程中存在各种误差的影响，造成了各T/R组件通道间的幅相差异，进而导致天线辐射单元的实际馈电幅相与理论值会产生偏差，导致辐射特性的降低。因而，相控阵天线在调试过程中，必须对阵面各通道的幅相特性进行测量，并通过对通道中可调元件的参数补偿，实现对系统误差的校准，目前针对有源相控阵天线的校准需要在暗室环境下进行且校准步骤较为繁琐。

总计而言，传统毫米波有源相控阵天线，具有自身的缺陷：1)毫米波T/R组件尺寸过大，导致毫米波的T/R组件无法与辐射单元直接互联；2)毫米波相控天线集成度较高，不利于集成相控阵自校准网络。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内嵌校准网络和扇出结构的圆极化相控阵天线，该圆极化相控阵天线内置扇出结构使得天线馈线扇出且内嵌校准网络，使得该圆极化相控阵天线可适用于高频天线需求，且简便了校准的处理步骤。

为实现以上目的，本技术方案提供一种内嵌校准网络和扇出结构的圆极化相控阵天线，包括：自上而下依次布设的天线辐射层、连接层以及天线馈线层，其中天线辐射层贯穿设有天线辐射结构，天线辐射层底部设有第一辐射缝隙以及第二辐射缝隙，第一辐射缝隙正对天线辐射结构设置，第二辐射缝隙正对天线馈线层的馈线网络设置；其中天线馈线层设有带线导体区，环绕带线导体区设置的第一金属屏蔽区以及置于带线导体区边侧的第二金属屏蔽区，第一金属屏蔽区贯穿天线馈线层形成SIW传输线以及SIW耦合器结构，第二金属屏蔽区贯穿天线馈线层形成SIW传输线，天线馈线层底部对应第一金属屏蔽区设有第一馈线缝隙，对应第二金属屏蔽区设有第一馈线缝隙。