[发明专利]一种用于阵列天线监测的天线及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及雷达、通信、测控及遥感技术领域，具体涉及一种用于阵列天线监测的天线及其应用。

背景技术

阵列天线在投入运行之后，在每次开机过程中，要对各天线单元之间的幅相误差进行监测，以便在不停机工作状态下监测出失效的微波器件并及时维修更换，使得大量天线单元的阵天线保证得到高的工作可靠度。阵列天线监测中，按照阵列单元采样或测试信号注入路径的不同，分为内监测和外监测两种。其中，阵列天线阵面外监测通道是一种基于单元互耦理论用于相控阵天线外部监测的信道。在天线阵面的合适位置，安置一定数量的监测天线单元，该监测天线单元辐射的电磁波会耦合到邻近的阵面单元，依次选通阵面单元测得接收信号的幅相值，通过比较就可以判断接收通道的幅相误差。

中国电子科技集团公司第十研究所在专利“具有内校准网络的有源相控阵天线”(公开号：CN105390814A)中提出了一种具有内校准网络的有源相控阵天线，这种天线将每个天线阵元通道的幅相信息，通过封闭于多层带状线印制板内的一体化热压合成型内校准网络耦合提取出来，送入信号终端校准。内校准网络为带状线耦合器从阵面射频前端的馈电传输线耦合出各通道的能量，通过多个可以调谐的T型结进行功率合成为一个总的收发校准信号，该收发校准信号在经由信号处理模块对天线各通道进行幅度和相位的补偿。这种方法具有硬件设备需求量少，校准精度高，受外部环境影响小的优点；但是此专利用于校准的监测天线和阵面辐射单元天线形式相同，对各天线通道耦合能量不是很均匀，会给后续的信号处理带来一定的麻烦。中国船舶重工集团公司第七二四研究所在专利“一种用于数字相控阵列天线的内监测网络模块”(公开号：CN104934725A)中提出了一种内监测网络模块，这种网络由上下两层带状线以及耦合孔组成；通过在天线公共地上开双耦合孔，缩短了天线主路的馈电路径长度，从而减小了能量损耗。但此种内监测网络无法监测天线单元以及互耦，所监测到的幅相数据和实际数据有一定差别；且这种内监测网络不能监测天线的安装误差，以及阵元方向图的幅相不一致性。西安电子工程研究所在专利“一种相控阵雷达发射通道远场校准方法及系统”(公开号：CN104360328A)中提出了一种相控阵雷达发射通道远场校准方法，在远场设置两个极化相互垂直的天线，在天线阵面上安装一个极化与阵面垂直的辅助天线，接收远场天线的信号，在雷达信号处理机中对信号进行处理；这种方法相对传统方法省去了在远端架设频谱仪，示波器等信号测量设备，以及省去了在远端传送参考时钟；虽然此专利在天线阵列相位校准方面具有优势，但是并未提及对天线阵列幅度校准的方法。2012年8月《微波学报》公开的文献《基于近场测试的相控阵天线自动化校准与阵面检测方法》针对小型化相控阵平台，通过硬连接将相控阵天线的波控系统与测试设备相结合，提出了一种简便的自动化近场逐点校准方法和外监测方法；这种方法具有速度快，校准精度高，对设备要求少的优点，但是对于大型相控阵二维相扫的情况，校准与监测效果将会恶化。2008年南京理工大学公开的硕士学位论文《相控阵天线监测技术研究》中详细的介绍了应用于相控阵雷达的内外监测技术，并提出了一种实用相控阵内外监测技术的实现，在外监测方案的实现中，为了保证耦合到各通道能量均一性，用了4个单元天线作为监测天线，虽然耦合能量均一性好，但是多个监测天线的使用对阵面辐射特性影响更大，也增大了系统复杂度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于阵列天线监测的天线及其应用，其是一种轴向宽波速天线，置于阵列天线的中心位置，在天线阵面的平面具有水平全向的辐射方向图，此种天线本身结构简单，体积小，造价低廉，可靠性高；本天线应用于相控阵雷达监测时，对各天线通道的能量耦合有着很好的均一性，使得监测天线单元辐射的电磁波会耦合到邻近的阵列单元的幅度和相位均匀，利于天线监测功能的实现。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种用于阵列天线监测的天线，该天线为一轴向宽波束天线，其包含：

单极子辐射体，为金属柱体；

辐射体保护介质套，包裹在单极子辐射体外，与单极子辐射体等长；

介质支撑柱体，支撑单极子辐射体，用于增强天线整体的结构强度，保证单极子辐射体不变形；

同轴馈电装置，其顶部伸出一内导体，内导体外套设所述的介质支撑柱体组成阻抗过渡段，单极子辐射体直径与该内导体直径相同；

固定基座，用于固定天线整体，同轴馈电装置和介质支撑柱体的连接体由该固定基座底部插入并镶嵌在固定基座中，同轴馈电装置起到电路中地的作用。

上述的用于阵列天线监测的天线，其中：