[发明专利]有源发射相控阵天线

说明书

本发明涉及微波束天线系统，特别是涉及这样一种形式的相控阵天线系统，它用控制在多个发射单元中信号的相对相位来产生多个同步的天线波束。

多年来雷达系统阵列天线已为人们所知，并被用于形成明显的定向波束。阵列天线特征由发射单元的几何位置及它们各自激励的相位和幅值来决定。

近来雷达技术的发展，如磁控管和其它高功率微波发射管的发展有使通常使用的雷达频率向上提升的趋势。在那些较高的频率中，较简单的天线变得有用了，它通常包括一种形状的(抛物线)反射器，由喇叭形馈源或其它简单的初级天线辐照。

其次，由于种种理由电子(无惯性)扫描变得重要，包括扫描速度和随机的或编定程序的波束瞄准能力。由于电控移相器和开关的发展又重新注意阵列式天线，它的每一个发射单元是可以单独地电控的。在相控阵列领域中可控移相装置提供了快速地和准确地开关波束的能力，因而是使雷达完成在时间上交错的，甚至是同时的多种功能。一个电控的阵列雷达可以跟踪许多目标，可以实现自动选择目标的广角搜索使得能够对所选目标进行跟踪，还可以用作将高增益波束对向远距离的接收机和/或发送机的通信系统。因此，相位扫描阵列的重要性极大。由Merrill I，Skolnik，所著的书“Radar Handbook”，McGraw Hill(1970)出版，提供了关于一般阵列天线主题相对较新的总的背景材料。

其他提供本领域总的背景资料的参考文件包括：

公布于是1961年1月3日、授予RearWin的、名为“SelectiveDirectional Slotted WavEguide Antenna”的美国专利2967301中描述了一种产生连续的波束用来确定飞机相对于地面的速度的方法。

公布于1969年1月21日、授予Folder的、名为“Scanning Antenna Feed”的3、423、756号美国专利描述了一种系统，其中电控的锥形扫描天线馈源由一个大尺寸的波导管装备成，该波导管有围着它安装的并与它耦合的四个调谐腔。因而导致辐射相位中心从天线孔径中心移开。顺序对四个腔调谐到此信号的频率，它就锥形地扫描。可以明显地与腔所调谐的频率分开的其它频率的信号则继续通过波导管传播，在波导管中没有任何干扰。

公布于1976年7月13日、授Nemct的、名为“Network-fedPhased Array Antenna System With Ihtrinsic RF phase shift capability”的3969729号美国专利公开了一种集成元件/移相器用于相位扫描阵列。非谐振波导或微带线型传输线系列强制馈给阵列单元。在传输线的外导电壁上对称槽型的槽内的四个RF二极管互连排列，以致改变从那里穿过槽到每个各自的天线单元开口的耦合。因而，每个二极管控制着在对应相位上的每个槽的能量对各自的单元孔的影响，由此确定所述孔的网络相位。

公布于1977年8月9日，授予Frazeta等人的、名为“LimitadScan Array Antenna Systems with Sharp Cutoff of Elementpattern”的4041051号美国专利公开了阵列天线系统，其中实际的单元模式用耦合电路来改进，以接近于符合在选定的空间角度区域内辐射天线波束所要求的理想单元模式。在扫描束天线的实例中应用耦合电路明显地减少所需的移相器数目。

公布于1978年7月4日、授予Scillier等人的、名为“Flat Radar Antenna”的4099181号美国专利公开了一种用于雷达设备的平面雷达天线，包括排成平行的几排的多个对准的辐射单元，所述的每个单元和雷达设备之间流通的能量数量可以被调节，其特征在于，所述的辐射单元是其辐射面的波导管，该波导管按四个象限集成组，所述象限里每一个波导管用适合于具备以下一个或二个条件的馈送装置和雷达设备连接起来，一个条件是它对一个象限内的全部波导管馈电，另一个条件它只对最靠近天线中心的那排馈电，而象限内其他波导管则除外；一种装置，为四个馈电装置提供保证在同一时间具备同一条件，使得雷达天线发射的雷达波相对于天线中心是对称的，并且根据馈电装置的条件具有不同的构造。