[发明专利]基于矩形贴片TM20模式的一维宽角度扫描相控阵

说明书

本发明提供了一种基于矩形贴片TM20模式的一维宽角度扫描相控阵，涉及微波天线技术领域。本发明提供的相控阵的结构主要由阵列天线贴片、馈电部分和介质基板构成，阵列由8个相同的单元等间距排列构成。由于相控阵的性能与阵列单元有很大的关系，本发明基于矩形贴片TM20模式加以改进，拓展单元波束，进而拓宽了相控阵扫描范围。在保证扫描过程中极化相同的前提下，通过小型化技术，减小单元尺寸，一定程度上增加了单元间距，减小了单元之间的互耦影响，保证了波束扫描过程中良好的阻抗匹配效果。

技术领域

本发明属于微波天线技术领域，具体涉及一种基于矩形贴片TM20模式的一维宽角度扫描相控阵。

背景技术

随着现代航空航天技术的发展，对于各种雷达相控阵天线的要求日益增加。相较于传统的机械扫描雷达系统，相控阵天线波束变化更加快捷，能够实现快捷地无惯性扫描。同时为了减小天线部分对整体体积的占用，降低剖面，平面相控阵受到越来越多的关注。然而，平面相控阵天线的波束扫描范围严重受限，随着扫描角度的增加，天线增益会出现严重的下降，无法形成有效的波束扫描。一般而言，平面相控阵天线的一维扫描极限角度为±50°左右。近年来，众多研究发现相控阵的性能很大程度上取决于阵列单元的性能，因此构建宽波束单元再进行组阵的方式成为了实现宽角度扫描相控阵的一种有效的方法。然而，设计适合作为相控阵单元的宽波束单元面临着诸多的困难。

文献“A Wide-Angle Scanning Phased Array with Microstrip Patch ModeReconfiguration Technique”(Ding,X.,Cheng,Y.F.,Shao,W.,&Wang,B.Z.(2017).Awide-angle scanning phased array with microstrip patch mode reconfigurationtechnique.IEEE Transactions on Antennas&Propagation,PP(99),1-1.)提出了一款基于不同模式实现方向图重构的联合宽波束单元实现宽角度扫描的相控阵，这种方式有效地拓展了扫描范围，实现了一维方向-75°～75°的扫描，同时一定程度上降低了旁瓣电平，实现了较好的扫描效果，但这种方法没有能够保证在±75°的扫描范围内实现相同的极化。

文献“A Novel Wide-Angle Scanning Phased Array Based on Dual-ModePattern-Reconfigurable Elements”(Cheng,Y.F.,Ding,X.,Shao,W.,Yu,M.X.,&Wang,B.Z.(2017).A novel wide-angle scanning phased array based on dual-modepattern-reconfigurable elements.IEEE Antennas&Wireless Propagation Letters,16(99),396-399.)通过改变馈电方式，实现不同模式来构建联合宽波束单元，从而构建宽角度扫描相控阵。阵列实现了一维方向-81°～81°的扫描，在扫描范围内达到了较好的增益平坦度，但需要较为复杂的馈电网络，同时没有很好的解决匹配问题。

发明内容

本发明的目的克服上述现有技术的缺陷，提供一种在保证极化相同和较好的匹配条件下，仍能实现宽角度扫描的相控阵，具体提供一种基于矩形贴片TM20模式的一维宽角度扫描相控阵。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：