[实用新型]天线结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子、微波射频、雷达等领域，尤其涉及一种新型阵列天线的结构。

技术背景

现状

天线作为雷达系统的关键部件对整个系统的指标性能有着非常重要的影响。测距雷达按照距离分主要有三种：远距、中距、近距。根据雷达方程：探测更远的目标需要更大的等效全向辐射功率(EIRP)，实际条件不允许无限制的增大发射功率。如果要探测更远的距离，则需要增益更高的天线阵列。在多数应用场景中，希望雷达多模式工作，即同时满足中远距的探测要求。现有的方案一般有以下几种：1)发射部分使用两种天线(一种低增益宽波束，另一种高增益窄波束)并使用毫米波开关在二者之间进行切换；2)发射部分采用相控阵或者频率扫描天线等进行波束扫描。3)使用两副雷达各自独立工作在中距、远距模式下。4)使用一副中远距合一天线阵列实现中距、远距雷达多模式工作。

相比于前几种方案，第四种方案显然是更优的选择。目前公开的中远距合一天线只有一种，其天线馈电结构由三级基片集成波导(SIW)功分器级联而成，而且三级功分器中有两级均为基片集成波导(SIW)等功率分配器，其馈电的端口中间四路必须等幅同相，这样馈电网络面积很大而且每个端口实现的馈电功率、相位有限制。这会限制该种类型天线的应用场合。

在W波段车载测距雷达应用中，实现小尺寸雷达系统非常重要。然而天线往往占用了相当大的版图面积，可以说天线阵列尺寸制作的越小，雷达系统才有可能做得更小。而在天线单元已经确定的情况下，要想压缩天线阵列整体的尺寸，只有进一步压缩天线的馈电网络尺寸。从目前已公开的一种中远距合一天线来看，其馈电网络面积很大，且不能实现端口任意功率、相位馈电。

现有技术的缺点

针对雷达系统同时进行中距和远距探测的应用，目前的几种技术均存在相关缺点：采用毫米波开关进行切换，会引入较大的插入损耗，浪费宝贵的毫米波功率，而且开关的切换还带来不同模式之间的同步问题，加大后端算法的复杂度。在发射端采用相控阵需要引入移相部分，使得发射部分电路大大复杂，加大基带电路的处理难度，同时电路板面积、成本大大增加。最重要的是，以上两种方案均不能实现雷达系统同时工作在中距、远距模式下。第三种方案相当于用两套硬件各自独立实现中远距探测的功能，这会大大增加成本、电路面积以及基带处理数据的复杂度。

相比于前几种方案，第四种方案显然是更优的选择。目前公开的中远距合一天线只有一种，其天线馈电结构由三级基片集成波导(SIW)功分器级联而成，这样馈电网络面积会很大。而且三级功分器中有两级均为基片集成波导(SIW)等功率分配器，其馈电的端口中间四路必须等幅同相。而且，在该方案中是利用微带线与对应长度的基片集成波导的波程差来实现中间四路端口与边上两路之间的相位差的。当需要的相位差较大时，需要很长的微带线才能实现对应的相位差。这样会进一步加大馈电网络面积。综上，该方案提出的天线馈电网络无法实现每个端口任意幅度、相位馈电，且馈电网络面积很大，这会限制该种类型天线的应用场合。

在W波段车载测距雷达应用中，实现小尺寸雷达系统非常重要。然而天线往往占用了相当大的版图面积，可以说天线阵列尺寸制作的越小，雷达系统才有可能做得更小。而在天线单元已经确定的情况下，要想压缩天线阵列整体的尺寸，只有进一步压缩天线的馈电网络尺寸。从目前已公开的一种中远距合一天线来看，其馈电网络面积很大，且不能实现端口任意幅度、相位馈电。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提出一种基于紧凑馈电网络的波束赋形天线，在同时满足雷达远距和中距应用需求的情况下，在实现不同端口任意幅度、相位的馈电的同时，能压缩天线馈电网络的尺寸。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种天线结构，包括线阵辐射单元和基片集成波导馈电网络，基片集成波导馈电网络的输出端与辐射单元的输入端相连，所述馈电网络呈轴对称状，所述基片集成波导馈电网络包括基片集成波导功率分配器以及基片集成波导移相器，其特征在于：所述基片集成波导功率分配器为一级一路分2N路的结构，其中N为大于等于3的整数，该一路分2N路的结构包括一个输入通道和2N路输出通道，在每路输出通道的入口设置有用于调节该路输出通道功率和相位的金属化孔，在每一路输出通道的出口连接一个所述辐射单元。

在所述每一路输出通道出口均配有不等宽等长基片集成波导移相器，该不等宽等长基片集成波导移相器通过改变基片集成波导的宽度改变波导波长来实现移相功能，所述辐射单元连接在移相器的输出端。