[发明专利]一种基于不规则子阵排列的相控阵天线

说明书

本发明涉及一种基于不规则子阵排列的相控阵天线。由一百个以上的不规则子阵规则排列组成，相控阵天线的边界呈矩形；不规则子阵由两个以上的相控阵单元组成，相控阵单元形成矩形或L形，且为常规相控阵单元；相控阵单元的边长介于0.5λ～0.9λ之间，λ为相控阵天线的工作波长；两个以上的相控阵单元为矩形或L形；相邻不规则子阵之间为无缝连接，实现与常规满阵同样的阵面口径效率，及‑25dB左右的低副瓣加权；不规则子阵的相位中心在相控阵天线中呈随机排布，相控阵天线在±5度～±20度的扫描范围内扫描时不会出现栅瓣。本发明实现了较少的天线有源通道数和子阵数达到高增益，低副瓣，较好的栅瓣抑制等要求，降低了天线系统的成本。

技术领域

本发明属于雷达、通信技术领域，具体涉及阵面有源通道有限的相控阵天线。

背景技术

相控阵天线通常在水平和垂直两个方向上排列相同的天线单元组成面阵，以实现二维波束扫描。通过对每个辐射天线的振幅和相位激励进行独立控制，以便形成低副瓣和任意指向。

为了降低成本，通常希望在同样的阵面口径下，尽可能的减少单元数和收发组件的数量。采用子阵共用一个有源通道的阵列天线是一种可行的办法。这种阵列可以大大减少通道数目，但选取的子阵为规则的正方形或矩形时，其子阵的相位中心就会在阵面形成矩形栅格。当子阵的边长即矩形栅格的间距大于1个波长时就会出现栅瓣。栅瓣的存在会对天线增益和系统指标产生很大影响，因此如何抑制基于子阵排列的阵列天线的栅瓣就成为一项研究课题。

目前，国内外许多专家学者对这方面进行了大量研究。研究方法主要是设计各种子阵排布方法打乱子阵相位中心的周期性，使栅瓣的能量分散开，达到抑制栅瓣的目的。目前有两类方法，一类方法是规则子阵错位，旋转等方法。如GBR雷达阵列，将阵面分成8个超级子阵，每个子阵做一定角度的旋转，并采用高增益天线单元，可实现-12dB的栅瓣。另一种方法就是采用非规则子阵，通过打乱子阵的相位中心抑制栅瓣。R.J.Mailloux等人对此种方法进行了大量的研究，但主要针对宽带延时补偿方面的应用。

发明内容

为了实现以较少的子阵数和有源通道数达到高增益、低副瓣加权，较好的栅瓣抑制等要求，降低天线系统的成本，本发明提供一种基于不规则子阵排列的相控阵天线。

一种基于不规则子阵排列的相控阵天线由一百个以上的不规则子阵规则排列组成，相控阵天线的边界呈矩形；

所述不规则子阵由两个以上的相控阵单元组成，所述两个以上的相控阵单元形成矩形或L形；

所述相控阵单元为常规相控阵单元；相控阵单元的边长介于0.5λ～0.9λ之间，λ为相控阵天线的工作波长；

相邻不规则子阵之间为无缝连接，实现与常规满阵同样的阵面口径效率，及-25dB左右的低副瓣加权；不规则子阵的相位中心在相控阵天线中呈随机排布，相控阵天线在±5度～±20度的扫描范围内扫描时不会出现栅瓣。

进一步限定的技术方案如下：

所述常规相控阵单元为微带天线或金属振子。

所述不规则子阵由两个相控阵单元组成日字形的第一子阵，第一子阵的相位中心为其质量均匀时的质心；所述相控阵天线由一百个以上的第一子阵规则排列组成，相控阵天线的边界呈正方形。

所述不规则子阵由四个相控阵单元组成L形的第二子阵，第二子阵的相位中心为其质量均匀时的质心；所述相控阵天线由一百个以上的第二子阵规则排列组成，相控阵天线的边界呈矩形。

所述不规则子阵由八个相控阵单元组成L形的第三子阵，第三子阵的相位中心为其质量均匀时的质心；所述相控阵天线由一百个以上的第三子阵规则排列组成，相控阵天线的边界呈矩形。

两个以上的相控阵天线组成相控阵天线阵列。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：