[实用新型]一种圆极化紧耦合天线阵

说明书

本实用新型公开一种圆极化紧耦合天线阵，包括顶部的双层透射型线极化转圆极化平板金属结构、交指型偶极子、馈线巴仑还有介于天线单元与金属地之间的电阻型频率选择表面。顶部的双层透射型线极化转圆极化平板金属结构，用来实现天线的线极化到圆极化的转换，馈线巴仑由三部分组成：平面双线，作为地的渐变传输线以及最终的微带线，再者，我们引入了电阻型频率选择表面来消除原本金属地带来的高频端的短路效益，使原本的阻抗带宽整整拓宽一倍，同时也在渐变巴伦地与金属地之间加载50欧姆电阻来消除电阻型频率选择表面引入的共模谐振。该实用新型具有结构简单、尺寸紧凑、宽带宽角，易加工的特点，具有重要的实际工程意义。

技术领域

本实用新型涉及超宽带天线技术领域，尤其涉及一种圆极化紧耦合天线阵。

背景技术

紧耦合天线是在阵列天线的基础上发展起来的一种现代天线形式。利用宽带天线单元，按照一定规律，将其排列成一维，二维或者其他阵列形式，避免可能产生的方向图畸变和扫描盲点，就构成了宽带相控阵的基本结构。相控阵是根据口径场相位做线性渐变时波束产生偏移的原理，用电子控制的方法改变阵列天线中各个单元的辐射场相位，利用主瓣波束进行扫描的。当宽带特性和宽角扫描特性结合起来的时候，就构成了宽带相控阵天线。

宽带相控阵具有很多特点，它可以针对多目标，功能多，机动性强，反应时间短，数据传输率高，抗干扰能力强。宽带相控阵技术的用途很广，无线通信、电子对抗，目标探测，气象雷达等应用中都可以发现这种技术的应用。宽带相控阵技术主要用于高分辨率的雷达系统。宽带相控阵雷达兼有电子支援措施、主动电子干扰、通信等功能，使得雷达天线构成共享孔径天线系统。

传统的宽带相控阵技术已经较为成熟，但由于这种设计方法有其局限性，带宽拓宽的余地很小。譬如说，天线单元带宽会限制阵列带宽，空间扫描角度会受到单元间互耦的影响。同时传统宽带相控阵需要通过划分子阵、应用光调制和解调技术以及光纤延迟线来实现，设备量大，技术复杂，成本高，且不便于调试和维护。在相控阵天线的设计中，除了要解决一般阵列天线的宽带匹配问题外，还需要解决宽角扫描的匹配问题。与普通天线阵相比，弄清楚阵中任一单元的输入阻抗与扫描角的依赖关系，建立起相控阵天线的互耦理论，是宽带相控阵得以实现的关键所在。

基于互耦效应的宽带相控阵，不受限于阵元的带宽，并且还利用了阵元间的互耦效应，巧妙的利用而非消除互耦的影响。初步研究表明，这种新型的宽带相控阵具有优于传统宽带相控阵的超宽频带特性，具有宽角扫描的特性；由于天线电尺寸极小，组阵后天线阵列整体体积小，雷达散射口径小，故其还可以用于共形，且不会对被共形物件的气动性能产生较大影响。因此，对这种新颖的天线结构开展研究从而获得更高性能的天线技术指标具有重要的实际工程意义。

实用新型内容

本实用新型提供一种圆极化紧耦合天线阵，通过加强偶极子阵元间的耦合作用，加上匹配的馈线结构，配合电阻型频率选择表面以及极化转换超表面匹配层，使其实现线极化到圆极化转换的功能。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种圆极化紧耦合天线阵，其特征在于，包括双层透射型线极化转圆极化平板金属结构、介质基板、介质基板上的偶极子单元和过渡巴伦以及介于天线单元与金属地之间的电阻型频率选择表面，并且在渐变巴伦地与金属地之间加载电阻来消除电阻型频率选择表面引入的共模谐振；

所述双层透射型线极化转圆极化平板金属结构包括介质基板和介质基板正反面上的金属条带图案组成，介质基板顶面的金属条带，其中一条是沿单元下边界平行放置的长为p宽为w₀的第一金属条，另一条是沿对角线倾斜放置的长为l宽为w的第二金属条，在靠近单元底部金属条的位置，所述第二金属条还连接长为l₂宽w₂的第三金属条。