[发明专利]一种双极化集成天线源系统

说明书

本发明公开了一种双极化集成天线源系统，包括用于辐射出电磁波的双极化初始单元和用于同相叠加电磁波的多阶双极化受激触发单元，所述双极化初始单元与所述多阶双极化受激触发单元连接，所述多阶双极化受激触发单元包括多个双极化受激触发单元，每个所述双极化受激触发单元逐级触发；通过设置双极化初始单元和双极化受激触发单元，能够实现产生双极化电磁波的效果，从而解决现有技术仅能产生单极化电磁波的问题，此外，通过设置多阶双极化受激触发单元，能够实现同相叠加电磁波的功效，从而使得多阶双极化受激触发单元的输出功率取决于双极化初始单元的谐振频率，进而解决现有技术输出功率受限于开关器件的耐压值和偏置电压的问题。

技术领域

本发明涉及高功率微波发射技术领域，尤其涉及一种双极化集成天线源系统。

背景技术

随着雷达、远程通信和定向无线充电技术的飞速发展，大功率微波发射器的研究日益受到关注，传统大功率微波发射器主要通过磁控管或速调管等产生大功率信号，并经馈线系统传送至天线，通过天线形成波束向空中辐射，然而一方面，此类包括磁控管和速调管在内的相对论电子束源存在体积大、能效低、成本高等缺点，另一方面，在高压脉冲下，功率源和天线之间的连接组件不仅增加了系统复杂度，还会引入额外的场色散、电缆损耗和电气故障，针对上述问题，许多文献提出了可作为大功率微波发射器的集成天线源系统，传统的集成天线源系统采用加载快速开关器件的偶极子天线作为能量存储系统、脉冲形成网络和辐射系统，将天线缓慢充电到上千伏的高电压，然后通过闭合开关，引发谐振电流并对外辐射，从而将静态能量转换成辐射电磁场，然而，由于辐射波的强度与偏置电压正相关，因此，天线源系统的输出功率受限于开关器件的耐压值和偏置电压，此外，传统的集成天线源系统仅能产生单极化的电磁波，在无线能量传输等应用场景下，远距离的接收端难以与发射端保持对准，导致接收效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种双极化集成天线源系统，可以解决现有集成天线源系统所存在的输出功率受限于开关器件的耐压值和偏置电压，以及仅能产生单极化电磁波的缺陷。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种双极化集成天线源系统，包括用于辐射出电磁波的双极化初始单元和用于同相叠加电磁波的多阶双极化受激触发单元，所述双极化初始单元与所述多阶双极化受激触发单元连接，所述多阶双极化受激触发单元包括多个双极化受激触发单元，每个所述双极化受激触发单元逐级触发。

作为所述双极化集成天线源系统的进一步可选方案，所述双极化初始单元包括第一顶层电路和第一底层电路，所述第一顶层电路和第一底层电路用于实现不同的极化模式，所述双极化受激触发单元包括第二顶层电路和第二底层电路。

作为所述双极化集成天线源系统的进一步可选方案，所述第一顶层电路包括作为辐射体的第一偶极子天线、第一初始开关触发电路、方波信号源和极化模式切换开关，所述第一偶极子天线用于发射电磁波，所述第一初始开关触发电路用于为所述第一偶极子天线的两臂进行充电储能，所述方波信号源用于控制系统工作周期，所述极化模式切换开关用于切换极化模式。

作为所述双极化集成天线源系统的进一步可选方案，所述第一初始开关触发电路包括第一电压控制开关和分别加载在所述第一偶极子天线的两臂上的第一直流偏置电压源和第一偏置电阻。

作为所述双极化集成天线源系统的进一步可选方案，所述第一底层电路包括作为辐射体的第二偶极子天线和第二初始开关触发电路，所述第二偶极子天线用于发射电磁波，所述第二初始开关触发电路用于为所述第二偶极子天线的两臂进行充电储能。

作为所述双极化集成天线源系统的进一步可选方案，所述第二初始开关触发电路包括第二电压控制开关和分别加载在第二偶极子天线的两臂上的第二直流偏置电压源和第二偏置电阻。

作为所述双极化集成天线源系统的进一步可选方案，所述第二顶层电路包括作为辐射体的第三偶极子天线和第一受激触发开关电路，所述第一受激触发开关电路用于控制所述第三偶极子天线产生与入射波同相位的电磁波。