[发明专利]一种小阵列馈电的波束赋形透射阵天线

权利要求书

1.一种小阵列馈电的波束赋形透射阵天线，其特征在于，所述天线包括一个透射阵面和一个馈电小阵列；

所述透射阵面，按常规的聚焦透射阵设计理论进行设计，即根据焦距设计相位分布；在位于焦点的馈源照射下，透射阵面的输出为等相面，产生笔状波束；

所述馈电小阵列，位于透射阵面的焦平面处，包括M×N个天线单元，照射到透射阵面后，产生M×N个偏焦扫描波束。

2.根据权利要求1所述的小阵列馈电的波束赋形透射阵天线，其特征在于，所述馈电小阵列，其中的M×N个天线单元通过具有一定幅相的功分器进行馈电，产生预期的赋形方向图；天线单元的幅度权重由以下公式计算得到：

c＝(a₁,a₂,...,a_M)^T(b₁,b₂,...,b_N)

其中，

a_i＝F_x(θ＝θ_xi,0°),i＝1,2,...,M

b_j＝F_y(θ＝θ_yj,90°),j＝1,2,...,N

式中，c为馈电小阵列中天线单元的幅度权重矩阵，为二维目标方向图，F_x(θ,0°)和F_y(θ,90°)分别为xoz和yoz平面上的目标方向图，(θ_x1,θ_x2,...,θ_xM)、(θ_y1,θ_y2,...,θ_yN)分别为xoz和yoz平面上的M和N个偏焦扫描波束的扫描角度。

3.根据权利要求2所述的小阵列馈电的波束赋形透射阵天线，其特征在于，所述馈电小阵列，x轴或y轴方向单元的个数M或N通过以下公式计算得到：

式中，2θ_Dx0.5、2θ_Dy0.5分别为xoz平面、yoz平面上目标波束的半功率波束宽度，2θ_S0.5为偏焦扫描波束的半功率波束宽度。

4.根据权利要求2所述的小阵列馈电的波束赋形透射阵天线，其特征在于，所述馈电小阵列，各偏焦扫描波束的扫描角度通过等角度间隔采样目标波束的主瓣区域得到。

5.根据权利要求2所述的小阵列馈电的波束赋形透射阵天线，其特征在于，所述馈电小阵列，x轴或y轴方向单元偏离焦点的距离d_xi、d_yj通过以下公式计算得到：

式中，F为焦距，BDF为波束偏离系数，通常小于1。

6.根据权利要求1所述的小阵列馈电的波束赋形透射阵天线，其特征在于，所述透射阵面中每个透射单元包括通过两层介质基板隔开的三层金属层，第一层和第三层金属层由正交的栅格构成，第二层金属层用于旋转极化与提供相移，即x极化的电磁波透过该透射单元产生y极化的电磁波，且通过控制旋转角度β实现透射相位的调制。

7.根据权利要求6所述的小阵列馈电的波束赋形透射阵天线，其特征在于，所述介质基板采用相对介电常数为2.2，厚度为3mm的F4B介质基板。

8.根据权利要求1所述的小阵列馈电的波束赋形透射阵天线，其特征在于，所述天线单元为开槽耦合贴片单元，该开槽耦合贴片单元包括两层介质板，两层介质板中间是地平面，上层介质板的上表面设置贴片层，下层介质板的下表面设置馈线层，馈线层上的能量经过地平面上的开槽耦合到贴片层上。

9.根据权利要求8所述的小阵列馈电的波束赋形透射阵天线，其特征在于，所述上层介质板选用相对介电常数为2.2，厚度为3mm的F4B介质基板，下层介质板选用相对介电常数为3.55，厚度为0.813mm的Rogers RO4003介质基板。