[发明专利]一种低交叉极化超宽带强耦合对跖偶极子相控阵天线

说明书

本发明公开了一种低交叉极化超宽带强耦合对跖偶极子相控阵天线，包括对跖强耦合偶极子单元、阻抗匹配层和反射地板；对跖强耦合偶极子单元的底部垂直镶嵌于反射地板内，阻抗匹配层设置于对跖强耦合偶极子单元顶部，且与反射地板平行。本发明通过改进传统竖直型强耦合相控阵天线，利用双层介质基板以及对跖偶极子结构克服了该类型天线固有的交叉极化差的弱点；与双层偶极子贴片相连的馈电巴伦部分，设计有独特的金属通孔，用以抑制阵列在高频段的谐振，并在一定程度上提高了阵列单元之间的隔离度。天线上方的开口环形超材料宽角阻抗匹配层，取代了传统纯介质宽角阻抗匹配层，达到了轻量化，易共形，可模块化等特点。

技术领域

本发明属于天线工程技术领域，具体涉及一种低交叉极化超宽带强耦合对跖偶极子相控阵天线。

背景技术

相控阵天线即在阵列天线中增加了相位控制波束的能力。相控阵天线具有纳秒级的快速波束扫描能力，并且完全没有机械波束扫描系统具有的运动惯性、时间延迟以及机械振动等缺点，因此在目标侦查、跟踪、成像以及卫星通信等领域得到广泛应用。具有宽频宽角扫描特性的相控阵天线是现代雷达系统中常用的天线形式。随着现代军事技术的快速发展，各种军事电子系统对相控阵的宽频宽角扫描特性提出了更高的要求。传统的宽带相控阵却难以满足这些要求。传统实现超宽带相控阵的方法，一般都是先设计出比预期更宽的超宽带单元，再根据扫描角范围选择合适的组阵方式，并采取措施抑制或者减小单元之间的耦合，以及补偿扫描所造成的阻抗失配。比如在单元间放入隔板、栅栏来抑制单元耦合、引入沟槽结构等来补偿扫描阻抗，虽然这些技术可以解决以上问题，但这无疑增大了天线设计工作量。此外传统的超宽带相控阵天线也都要采用划分子阵列、光调制/解调、光纤延迟线等技术手段协助完成。可见传统超宽带相控阵的这些实现方法所需设备量很大，所使用的技术复杂，阵列的制造成本更是居高不下，更不有利于调试、维护。例如，现已广泛使用的渐变开槽天线(Vivaldi)形式，虽然具有超宽的工作频带和较为稳定的电性能，但同时也具有交叉极化特性差，天线剖面过高等缺陷。

随着电子技术的快速发展，各种无线电系统所处的电磁环境越来越复杂，电子系统本身也越来越趋于多种功能的高度集成化。研究同时具有低剖面、轻量化、超宽频带、宽角扫描、低交叉极化等特性的相控阵天线十分关键。因此，对新颖的天线结构展开研究从而获得更高性能的天线技术指标，具有非常重要的实际工程意义。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的交叉极化超宽带强耦合对跖偶极子相控阵天线解决了现有相控阵天线中，天线交叉极化较差、重量过大和隔离度特性差的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种低交叉极化超宽带强耦合对跖偶极子相控阵天线，包括对跖强耦合偶极子单元、阻抗匹配层和反射地板；所述对跖强耦合偶极子单元的底部垂直镶嵌于反射地板内，所述阻抗匹配层设置于对跖强耦合偶极子单元顶部，且与反射地板平行。

进一步地，所述对跖强耦合偶极子单元包括天线介质基板组、强耦合偶极子辐射贴片组和馈电巴伦组；

所述天线介质基板组包括第一天线介质基板和第二天线介质基板，强耦合偶极子辐射贴片组包括第一强耦合偶极子辐射贴片、第二强耦合偶极子辐射贴片和第三强耦合偶极子辐射贴片；

所述第一天线介质基板紧贴于第二天线介质基板，且第一天线介质基板与第二天线介质基板接触的内侧表面印刷有第二强耦合偶极子辐射贴片，第一天线介质基板的外侧表面印刷有第一强耦合偶极子辐射贴片，第二天线介质基板的外侧表面印刷有第三强耦合偶极子辐射贴片；

所述第一强耦合偶极子辐射贴片、第二强耦合偶极子辐射贴片和第三强耦合偶极子辐射贴片的一端端部分别连接有第一馈电巴伦、第二馈电巴伦和第三馈电巴伦；

所述第一强耦合偶极子辐射贴片和第三强耦合偶极子辐射贴片的另一端端部分别连接有第一短路贴片和第二短路贴片。