[发明专利]一种4比特电子波束扫描平面天线阵列

权利要求书

1.一种4比特电子波束扫描平面天线阵列，其特征在于，该阵列的整体分为辐射层、金属地层(9)以及馈电层底层；其中辐射层顶层的每一排为两个并联使用的1比特磁电偶极子(1)，在1比特磁电偶极子(1)下面顺序设置上层介质基板(5)、半固化片(6)、中层介质基板(7)、半固化片(8)、金属地层(9)、下层介质基板(10)；馈电层底层的单刀双掷开关结构(2)、小型化反射式移相器(3)以及1分16功率分配器(4)设置在下层介质基板(10)上面。

2.根据权利要求1所述的4比特电子波束扫描平面天线阵列，其特征在于，所述的1比特磁电偶极子(1)由四片微带金属贴片(1-1)，四个金属通孔(1-2)以及一个π型探针(1-3)所组成；其中π型探针(1-3)由一段微带线(1-3-1)以及上面的两个中心对称的金属探针(1-3-2)所构成，并与馈电层的单刀双掷开关结构(2)相连。

3.根据权利要求1所述的4比特电子波束扫描平面天线阵列，其特征在于，所述的单刀双掷开关结构(2)是将两个PIN二极管(2-1)集成在鱼叉型微带线结构中所形成，通过切换两个PIN二极管的通断状态，单刀双掷开关结构(2)分别给两个中心对称的金属探针(1-3-2)进行馈电，进而实现1比特磁电偶极子(1)的0°和180°两种相位状态，这两种相位状态被命名为“0”状态和“1”状态。

4.根据权利要求1所述的4比特电子波束扫描平面天线阵列，其特征在于，所述的小型化反射式移相器(3)由改进的3dB分支线耦合器(3-1)在其直通端口和耦合端口加载负载所构成，负载是由两个并联的变容管(3-2)级联上一段接地微带线(3-3)所组成，通过调节变容管(3-2)的容值，达到移相的目的；小型化反射式移相器(3)能够为该天线阵列提供8种相位状态，每种状态间隔22.5°相位。

5.根据权利要求1所述的4比特电子波束扫描平面天线阵列，其特征在于，所述的1分16功率分配器(4)是用接地共面波导结构来设计，1分16功率分配器(4)的输入端口采用的是1分2威尔金森功率分配器(4-1)，其余地方均采用T型功分结构(4-2)，在输出端口，则设计了接地共面波导到微带线的过渡结构(4-3)，以便与级联的小型化反射式移相器(3)实现很好的阻抗匹配。

6.根据权利要求1所述的4比特电子波束扫描平面天线阵列，其特征在于，两个并联的1比特磁电偶极子(1)和小型化反射式移相器(3)构成阵列的辐射单元，每个辐射单元能够提供16种不同的编码状态，分别记为数字“0”到数字“15”，这16种编码状态覆盖的相位范围为337.5°，相邻状态间的相差为22.5°；根据所需的扫描角度，利用天线阵列理论和粒子群优化算法计算优化出阵列所需的编码序列，根据编码序列辐射单元的编码状态，从而实现波束的实时扫描。