[发明专利]一种基于基片集成波导的双轴双极化单脉冲天线及其辐射方法

说明书

本发明公开了一种基于基片集成波导的双轴双极化单脉冲天线及其辐射方法，天线由上至下包括辐射层、水平极化比较器和垂直极化比较器，辐射层包括第一介质基板及其上的辐射贴片阵列，水平极化比较器由上至下包括第一金属层、第二介质基板和第二金属层，垂直极化比较器由上至下包括第三金属层、第三介质基板和第四金属层；水平极化比较器分别形成水平极化的和波束、yoz面的水平极化差波束、xoz面的水平极化差波束和水平极化的双差波束；垂直极化比较器分别形成垂直极化的和波束，xoz面的垂直极化差波束，yoz面的垂直极化差波束和垂直极化的双差波束。本发明具有结构紧凑简单、成本低和损耗小等优点，极大简化了单脉冲天线的设计。

技术领域

本发明涉及天线技术，具体涉及一种基于基片集成波导的双轴双极化单脉冲天线及其辐射方法，可应用于X波段微波目标追踪、探测、雷达通讯等用途。

背景技术

单脉冲天线是一种利用单个脉冲回波形成测向所需的和差信号的天线，由于其精确的追踪定位功能，被广泛应用于现代雷达卫星系统中。通常单脉冲天线具有两个部分，即辐射部分和馈电网络，其中馈电网络生成和差信号，辐射部分进行辐射。

传统的单脉冲天线大致可分为三类，第一种是基于喇叭天线和反射面的单脉冲天线，这类单脉冲天线虽然具有较好的单脉冲性能，但天线整体不仅复杂笨重，且制造成本较高，并且使用范围比较受限；第二种是平面微带单脉冲天线，由于其体积小、成本低和易集成等优点，被广泛应用在单脉冲雷达系统中。然而微带线的互耦以及其对天线方向图的影响很难避免。第三种是基于基片集成波导的单脉冲天线，通过在基板上蚀刻金属通孔，将电磁波进行束缚，极大避免了馈电网络对方向图的影响，并且具有剖面低、成本低等优点。

之前的研究中提出了多种具有高增益和低零点深度等优异性能的平面单脉冲天线阵列，但是大多数设计都仅实现了单轴追踪或单极化性能，很少有平面单脉冲天线在双轴追踪的同时实现双极化的性能。

发明内容

发明目的：本发明的一个目的是提供一种基于基片集成波导的双轴双极化单脉冲天线。

本发明的另一个目的是提供一种基于基片集成波导的双轴双极化单脉冲天线的辐射方法。

技术方案：本发明的一种基于基片集成波导的双轴双极化单脉冲天线，由上至下依次包括：辐射层、水平极化比较器和垂直极化比较器，辐射层包括第一介质基板及设置在第一介质基板上表面的辐射贴片阵列，水平极化比较器由上至下依次包括第一金属层、第二介质基板和第二金属层，垂直极化比较器由上至下依次包括第三金属层、第三介质基板和第四金属层；第一金属层中心设有第一耦合缝隙，左侧设置有成90度角分布的第一和端口和第一差端口，右侧设置有成90度角分布的第二差端口和第三差端口，第二介质基板上设有第一基片集成波导腔，第一基片集成波导腔包括第一至第四双模比较器，第二金属层中心设有第二耦合缝隙，第一和端口和第一差端口与第一双模比较器在空间上相对应，第二差端口和第三差端口与第二双模比较器在空间上相对应，第一金属层和第二金属层上均设有与第一基片集成波导腔对应的金属过孔；第三金属层中心设有第三耦合缝隙，下侧设置有成90度角分布的第二和端口和第四差端口，上侧设置有成90度角分布的第五差端口和第六差端口，第三介质基板上设有第二基片集成波导腔，第二基片集成波导腔包括第五至第八双模比较器，第二和端口和第四差端口与第五双模比较器在空间上相对应，第五差端口和第六差端口与第六双模比较器在空间上相对应，第三金属层和第四金属层上均设有与第二基片集成波导腔对应的金属过孔；第三耦合缝隙、第二耦合缝隙、第一耦合缝隙与辐射贴片阵列对应匹配；水平极化比较器分别形成水平极化的和波束、yoz面的水平极化差波束、xoz面的水平极化差波束和水平极化的双差波束；垂直极化比较器分别形成垂直极化的和波束，xoz面的垂直极化差波束，yoz面的垂直极化差波束和垂直极化的双差波束。