[发明专利]双频天线孔径

说明书

技术领域

本发明涉及用于无线电通信和雷达系统的天线领域。

背景技术

监视雷达系统包括主监视雷达(PSR)和敌我识别/辅监视雷达(IFF/SSR)。在现有技术的方案中，IFF/SSR天线系统通常包括一个或多个独立的天线。

在雷达监视系统中，PSR天线将具有非常窄的主波束和极低的旁瓣。IFF/SSR天线的工作频率通常比PSR的工作频率低几倍。通常对两种功能期望在波长的测量中拥有尽可能大的孔径。一种标准的方案是具有两种独立的天线孔径，这意味着整体天线系统的尺寸是两种天线孔径的和。期望对于IFF/SSR天线使用增强孔径，而基本不增加用于组合的PSR和IFF/SSR天线结构的整体天线系统尺寸且基本不降低PSR天线性能。可以电子扫描PSR和IFF/SSR天线阵列，这意味着可以电子地控制主瓣方向。PSR通常工作在约一到几GHz的频带中。

US 6121931公开了具有基本平面结构的双频阵列天线的方案：该结构在低频带和高频带两者中都相互独立地具有电子束控制能力。天线被布置为层状构造，该层状构造具有工作在低频带的顶部平面阵列天线单元和工作在高频带的底部平面阵列天线单元。顶部平面阵列天线对高频带中的频率是可透过的。此方案的缺点在于需要用于顶部平面阵列天线的接地平面和辐射元件的相当复杂的频率选择表面。另一缺点为，顶部平面阵列天线中的每个天线元件需要单独的馈电，导致了干扰底部平面阵列天线的复杂的馈电网络。该方案还具有仅使用底部和顶部平面阵列天线中的贴片元件的局限性。通过使用用于顶部平面阵列天线的频率选择表面来解决在两个阵列天线之间实现绝缘的问题。为使这些频率选择表面按期望地工作，它们通常需要很大，最理想的是无限大。在实际中，有限的尺寸将引起将会使性能降低的边缘效应。这是一个相当复杂的方案，它导致了顶部与底部平面阵列天线之间的、使高频性能降低的干扰。

被认为是最接近的现有技术的FR 2734411示出了偶极子与缝隙相交错的方案。然而，该发明似乎利用两种不同偏振而不是利用两种不同频带工作来解决该问题。缝隙和偶极子位于相同的平面内，这增加了两种类型天线元件之间的干扰的风险。偶极子的馈电是复杂的和/或包括与缝隙的偏振平行或几乎平行的馈电结构的部分。该馈电结构还增加了不同类型天线元件之间的加强干扰的风险。此外，由于被用作微波传输线的载体的基底位于非常靠近缝隙孔径的位置，所以该基底会增加缝隙天线的损耗。

因此需要实现用于如IFF/SSR天线的低频天线的增强孔径，而基本不降低PSR天线性能且基本不增加用于组合的高频(如PSR天线)和低频天线结构的整体天线系统尺寸，同时具有天线功能的改进馈电和天线功能之间的改进的绝缘。

发明内容

本发明的目的在于：减少至少一些以上提及的现有技术的缺陷并提供

●一种天线结构，和

●一种方法来解决以上问题，以实现用于如IFF/SSR天线的低频天线的增强孔径，而基本不降低PSR天线性能且基本不增加用于组合的高频(如PSR天线)和低频天线结构的整体天线系统尺寸，同时具有天线功能的改进馈电和天线功能之间的改进的绝缘。

通过提供如下天线结构实现该目的：该天线结构包括至少两个堆叠的天线孔径，即具有第一天线元件的第一天线孔径和至少一个具有第二天线元件的第二天线孔径，其中所述天线结构被布置为用于工作在至少高频带和低频带中。第一天线元件被布置为用于工作在高频带中且所述第二天线元件用于工作在低频带中。第一天线元件被布置为具有与第二天线元件的偏振基本垂直的偏振。第二天线元件被布置成至少一个组，且每个所述组包括多个串联耦合的第二天线元件并被布置为在直馈电结构上具有公共馈电点。一个馈电结构与第二天线元件的每个组临近地设置。该馈电结构的方向基本垂直于第一天线元件的偏振。

还通过提供一种用于布置天线结构的方法来实现该目的，该天线结构包括至少两个堆叠的天线结构，即具有第一天线元件的第一天线孔径和至少一个具有第二天线元件的第二天线孔径，其中该天线结构被布置为用于工作在至少高频带和低频带中。第一天线元件被布置为用于工作在高频带中且所述第二天线元件用于工作在低频带中。第一天线元件具有与所述第二天线元件的偏振基本垂直的偏振，且所述第二天线元件被布置成至少一个组。每个所述组包括多个串联耦合的第二天线元件并在直馈电结构上具有公共馈电点。一个馈电结构与第二天线元件的每个组临近地设置。该馈电结构的方向基本垂直于第一天线元件的偏振。

本发明还包括具有权利要求1-23任意一项的天线结构的雷达系统。