[发明专利]一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线

说明书

本发明公开了一种集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线，包括双极化偶极子阵列、反射板、接地板，反射板固定设于接地板上方，双极化偶极子阵列穿过反射板的槽缝，垂直固定在接地板上，双极化偶极子阵列包括水平极化的行线阵和垂直极化的列线阵，行线阵上开若干间距相等且开口向上的第一矩形槽，列线阵上开若干间距相等且开口向下的第二矩形槽，行线阵上的第一矩形槽与列线阵上第二矩形槽一一对应的相互垂直地插接，行线阵或者列线阵与超宽带校正网络一体化集成；本发明的优点在于：实现单元间距高于高频半波长，降低成本；提高阵列天线的集成度，降低电磁波传输损耗，降低阵列的剖面尺寸。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，更具体涉及适用于集成校正网络的大间距超宽带紧耦合偶极子阵列天线。

背景技术

相控阵天线是相控阵系统的核心，特别是二维有源相控阵天线，其集成水平决定了整个系统的性能和成本。利用超宽带二维有源相控阵天线的多波束、多频段、多极化等自由度实现多目标、多功能雷达，电子支援侦察、电子对抗，通信，遥感等功能集成，便于实现频谱共享阵面和综合电子系统。在高性能、高密度、多功能等一系列约束下，三维层积组装架构通过高密度芯片级、模块级、组件级及与阵列天线的三维层积融合，结合先进的结构组织形式和微通道、射流冲击、主动微冷却等热控技术正适应于相控阵天线技术领域的发展需求。阵列天线的集成度及阵列单元间距是有源相控阵集成度和成本的重要影响因素。一方面，在阵列天线口径一定的条件下，阵元间距越大，总阵元数越少，相应地射频收发通道数越少，单通道所占面积越大，有利于降低收发组件的集成难度，降低成本；另一方面，校正网络与天线单元一体化设计是提高集成度的有效途径之一。

已发表的关于紧耦合超宽带阵列天线的论文和专利中，阵元间距一般不超过高频点的半个波长，小于相控阵天线阵元间距的上限。阵元间距的上限为扫描状态实空间不出现栅瓣的间距。如相扫45°时，阵元间距的上限等于高频点波长的0.585倍。现有技术中，如Steven S.Holland，Daniel H.Schaubert，Marinos N.Vouvakis发表于IEEE TRANSACTIONSON ANTENNAS AND PROPAGATION,VOL.60,NO.10,OCTOBER 2012第4589-4600页的文章“A 7–21GHz Dual-Polarized Planar Ultrawideband Modular Antenna(PUMA)Array”报道的模块化平面超宽带阵列的阵元间距为高频点的0.46倍波长；Dimitrios K.Papantonis和JohnL.Volakis发表于IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS,VOL.15,2016第325～328页的文章“Dual-Polarized Tightly Coupled Array With Substrate Loading”报道的双极化紧耦合阵列的阵元间距为高频点的0.44倍波长；如梁仙灵、唐赢、周文涛等的中国专利《超宽带双线极化大角度扫描阵列天线》(专利申请号：201811496608.2，公开号：CN 109586021 A)通过一分二功分器将两个紧耦合偶极子合成为一个周期性阵元，实现3:1带宽内60°扫描的有源驻波小于2的优异性能，其阵元间距为高频点的0.45倍波长。

现有技术中，常用的校正网络为与天线单元分立的结构形式，不利于相控阵的集成。官伟，孙绍国发表于雷达与对抗，Vol.32，No.3,2012.9，pp:26-28的文章“X波段一体化阵列天线设计”设计了一种与天线单元一体化设计的通过地层开孔耦合的校正传输线。但这种小孔耦合结构的缺点是带宽窄，耦合度设计范围小，不适合宽带系统使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术的超宽带紧耦合阵列天线的单元间距低于高频半波长，导致收发通道数冗余，成本高的问题。