[发明专利]圆形测向天线

说明书

发明的技术领域

本发明总的涉及天线，更具体地说本发明涉及一种圆形测向天线。

发明背景

普通的测向系统(DF系统)包括四个主要部件：天线系统，接收器，一台或多台处理器以及控制/输出系统。天线系统不可避免地要面对两个互相矛盾的要求：一方面要求它要有全向或无定向的方向图，以便可以接收最宽最广的视野或视场，另一方面要求它要有“锐方向性射束”以便可以确定所截获的信号到达的精确角度。这两个相互冲突的要求不可能用一个静态的天线来解决。因此人们往往求助于天线阵列，一种能旋转的窄频带方向图天线或相控阵天线(phased array antennas)(一种可以通过电子装置迅速地改变它的辐射图的天线)。旋转式DF(测向)天线的一个主要的缺点是一旦它锁定到一个目标上，它对视场或视野的其余部分就一无所知。相控阵天线的一个缺点是要求使用种种昂贵的电子设备以进行电子束扫描。

任何一台DF系统在设计上都要考虑如何在瞬时的视场或视野以及可以用于观察的时间之间采取一个折衷的方案，以便使甚至视场或视野较差的天线也可以通过使天线旋转而在一台测向器中提供覆盖360°方向的能力，但是，当天线遇到的是频率非常敏捷的发射信号或为时极短的信号时，就会碰到问题。截获一个信号所需的时间以及被采样的信号持续的时间在很大程度上取决于发射天线的方向图(它可能也是旋转的)以及DF(测向)天线的旋转的重合或相互一致，正是这个需要折衷权衡之点使有效测向系统的设计成为一个棘手的问题。

以前的设计这种天线的尝试都存在着种种不同的问题，例如，增益低，工作频带较狭，尺寸和重量太大，到达角AOA)精确度较低，目标获得时的方位角视野有限等等。有些以前的天线设计用的是低增益偶极子或螺旋天线单元。这些天线具有同时复盖整个视野的能力，但是缺点是频带不宽以及到达角精度较低。有些其他的天线设计具有较大的带宽，但不能同时复盖整个视野。

发明概要

因此，人们需要一种高精确度，高增益，能同时跟踪和扫描的圆测向天线，而本发明能提供克服已有技术系统的种种缺点的圆测向天线。

根据本发明的一个方面，本发明提供一种天线系统，它包括安排成一基本上呈圆形结构的多块安装板。每块安装板有一个内表面和一个外表面。每一个天线单元有一高频端和一低频端。每一天线单元的低频端都安装于安装板之一的内表面上，使诸相对设置的天线单元的高频端彼此相互面向(面对面)设置。相对设置的天线的高频端彼此相隔在高频端接收的信号频率的一个波长。所述天线系统还包括一形成波束的网络，该网络具有其数目与天线部件数相等的输入口。每一天线部件通过一相应的输入口与波束成形器网络相连接。

根据本发明的另一个方面，本发明的天线系统包括多个基本上呈圆形的天线部件的阵列。这些天线部件分成多个组，所述天线系统还包括多个波束形成网络。每个波束形成网络连接到一个天线部件组，以使诸天线部件彼此相互交织。

采用本发明的天线具有很多技术上的优点，例如：本发明的一个实施例的到达角精度在0.5-18GHz(千兆赫)范围内达到0.5度的高精度而视场达到360°的全方位角。与低增益螺旋或偶极子天线单元相比，此实施例采用的天线单元是双重偏振(双重极化)，高增益且重量较轻的。此外，使用某些同轴腔天线部件，可以把频率范围扩大到0.5-40千兆赫(GHz)。

本发明的另一个技术上的优点是在360°方位角和最低±40度仰角的视场范围具有可以连续跟踪和扫描的测向能力。本发明的天线在目标一旦测得以后可以使盲目问题达到最低的程度。此外，本发明的天线的部件较少，装配起来比较简单，比较容易。本发明的天线的上述能力是由小尺寸的天线提供的，它的重量轻而成本低。本发明的天线的另一个技术优点是在同一个孔径或开口中既可以用于测向又可以用作偏振计。

在阅读和参考了下面的附图，描述了权利要求书之后，对熟悉本技术领域的人士来说本发明的其他技术优点也将变得更为清楚。

附图的简单介绍

为了更全面的理解本发明及其优点，下面结合附图对本发明进行描述，在附图中：

图1是一等角投影示意图，它示出了代表本发明第一实施例的一个天线阵列。

图2是一示意图，它示出了图1中的天线阵列的等角投影图，其中天线部件没有画出。

图3A是一示意图，图中示出了图1中天线阵列的两个相对置的天线部件的情况。

图3B是一示意图，它示出了图3A中天线部件的天线结构的等角投影图。

图4是一示意图，它示出了本发明另一实施例的天线阵列的等角投影图。