[发明专利]L波段宽带高功率圆极化阵列天线

说明书

技术领域

本发明属于无线电范畴中的相控阵天线技术领域，涉及一种宽带圆极化天线阵。

背景技术

在通信、雷达等领域中，圆极化天线有着广泛的应用。在射频识别中越来越多的阅读器天线采用圆极化天线，以保证对物品的有效识别。机载天线都是线极化天线，制导雷达采用圆极化天线，可使飞机在有效距离内任意姿态都可以接收到控制信息。目前，随着技术的发展，在雷达制导方面，通信距离越来越远，这就要求圆极化天线能够承受较大的功率，同时要满足快速捕获跟踪和抗干扰要求，就必须采用相控阵天线，并且，该天线还应具备较宽的带宽。

授权公告号CN 201238079Y的圆极化阵列天线主要用于射频识别领域，用一种连续旋转的馈电方式实现了含有4个单元的圆极化阵列天线，具有体积小、结构简单、成本低的特点。但是该天线是微带天线形式，不能承受高功率；同时，天线带宽较窄，不能满足制导雷达的需要。

授权公告号CN 201904433U的圆极化阵列天线工作在Ka频段，采用十字交叉振子作为辐射单元，是具有宽角扫描能力的相控阵天线。但是，该天线单元带宽较窄，限制了他的应用。虽然每个单元的轴比特性较好，组阵后，其轴比特性明显下降。

公开号CN 1674357A的一种具有高增益低旁瓣特性的圆极化阵列天线，辐射单元采用微带贴片天线，并将贴片至于喇叭形天线中以提高增益。4个贴片单元组成一个阵列天线，利用贴片的不同配置来接收圆极化波。每组天线利用结构配置的不同而得到不同的波束方向，不能任意改变。这样的天线形式不能用于相控阵天线。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种L波段、宽频带、宽角扫描圆极化阵列天线，在3dB波束宽度内具有良好的轴比特性，并且利用介质加载减小了螺旋天线的高度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括多个螺旋天线、阵列支撑板和发射组件。

所述的螺旋天线包括金属螺旋线、介质圆柱、同轴接头和反射板，介质圆柱垂直固接在反射板一侧，金属螺旋线缠绕在介质圆柱侧壁上，同轴接头固接在反射板另一侧，同轴接头的内导体与金属螺旋线相连；所述的螺旋天线固定在阵列支撑板一侧，与阵列支撑板另一侧的发射组件一一对应连接；相邻螺旋天线依次旋转放置，发射组件的移相器对每个单元进行相位补偿。

所述的介质圆柱为中空的聚四氟乙烯圆柱。

所述的螺旋天线每5个分成一组，每组中相邻螺旋天线的金属螺旋线起点绕各自中心依次旋转0°、72°、144°、216°、288°。

所述的螺旋天线与发射组件之间用盲插式同轴接头连接。

所述的反射板将螺旋天线发射的大功率电磁波与发射组件完全隔离。

本发明的有益效果是：在L波段实现了大功率有源相控阵天线，采用介质加载，使天线单元的尺寸减小，降低了整个阵列天线的纵向尺寸，利用天线单元旋转技术，得到了具有优良轴比特性的圆极化天线。组成的相控阵天线具有大功率，宽扫描范围和低轴比的优良特性。

附图说明

图1是圆极化阵列天线示意图；

图2是螺旋天线示意图；

图3是螺旋天线单元旋转方式示意图；

图4是螺旋天线单元驻波特性图；

图5是阵列轴比方向图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明提出了一种以介质加载的螺旋天线作为辐射单元，并在阵列中连续旋转放置的圆极化阵列天线，实现了在L波段具有低轴比特性并且可辐射高功率的宽带圆极化天线阵。

本发明利用介质加载的螺旋天线作为辐射单元，每个单元在阵面中依次旋转放置，包含移相器的发射组件对每个单元进行相位补偿，得到的圆极化阵列具有良好的轴比特性。螺旋天线由金属螺旋线4、介质圆柱5，同轴接头6，反射板7构成，用螺钉固定在天线阵列支撑板2上，发射组件与螺旋天线连接，并固定在支撑板另一侧。

螺旋天线通过同轴接头馈电，同轴接头的内导体与螺旋线相连。螺旋的直径和高度都与电磁场的波长成正比，所以，利用介质加载，减小波长，也就减小了螺旋天线的直径和高度。本方案中，将螺旋线缠绕在聚四氟乙烯圆柱上，同时将圆柱中心部分去掉，螺旋天线的高度比普通螺旋天线降低了，介质圆柱也起到了固定支撑金属螺旋线的作用，使螺旋不会变形，易于安装。直径较小的螺旋天线组阵，比普通圆极化天线，其单元间距可以更小，应用于相控阵天线，可以获得较宽的扫描范围。同时，该螺旋天线具有较宽的频带范围。