[发明专利]一种雷达天线装置和优化方法

说明书

本发明公开了一种雷达天线装置和设计方法，解决现有装置和方法无法同时实现宽窄波束的问题。一种雷达天线装置，包含：第一阵元、第二阵元、第三阵元、第四阵元、介质基板、馈电网络；所述第一～第四阵元与所述馈电网络安装在所述介质基板的两侧；所述第一～第四阵元，形成菱形阵列，四个阵元的中心点为菱形的四个顶点，所述第一～第四阵元相同。所述方法包含：对所述第一～第四阵元采用菱形阵列形式，改变所述两条对角线的长度，直到波束宽度满足设定要求。本发明可广泛应用在测高雷达中。

技术领域

本发明涉及射频天线技术领域，尤其涉及一种雷达天线装置和优化方法。

背景技术

在雷达系统中，天线隔离度是天线的重要指标之一，影响雷达近地高度接收机灵敏度的上限设置，天线隔离度是指发射天线发射的能量，未经地面反射，直接耦合到接收天线的能量之比，为保证天线隔离度这一指标，需要低副瓣、窄波束天线。测高雷达天线一般安装在飞行器上，由于飞行器存在一定姿态角，因此需要宽波束天线确保入射波辐射到地面。对于安装在飞行器上的现有测高雷达天线无法同时实现既满足大姿态测量的宽波束面、又满足低收发天线隔离度的窄波束面。

发明内容

本发明提供一种雷达天线装置和优化方法，解决现有装置和方法无法同时实现宽窄波束的问题。

为实现上述目的，本发明是这样实现的：

本发明实施例指出一种雷达天线装置，包含：第一阵元、第二阵元、第三阵元、第四阵元、介质基板、馈电网络；所述第一～第四阵元与所述馈电网络安装在所述介质基板的两侧；所述第一～第四阵元，形成菱形阵列，四个阵元的中心点为菱形的四个顶点，所述第一～第四阵元为相同的辐射体。

优选地，菱形两条对角线中短对角线所在面对应天线H面、短对角线长度大于等于0.4λ，长对角线所在面对应天线E面、长对角线的长度大于等于0.9λ。

优选地，所述第一～第四阵元为微带阵列天线、偶极子天线、抛物面天线或波导缝隙阵天线。

优选地，所述第一～第四阵元为矩形、圆形或三角形微带阵列天线。

优选地，所述第一～第四阵元的频率范围为4.2～4.4GHz。

优选地，所述第一～第四阵元为矩形微带阵列天线，沿H面方向调整阵元馈电点直到实现阻抗匹配。

优选地，所述介质基板选用厚度1.5mm，相对介电常数2.65的介质板。

优选地，所述馈电网络为2级威尔逊功分网络。

优选地，所述第一阵元～第四阵元的尺寸为E面方向长度L＝0.29λ，H面方向宽度W＝0.37λ

本发明实施例还指出一种雷达天线优化方法，用于制造所述装置，包含以下步骤：对所述第一～第四阵元采用菱形阵列形式，改变所述两条对角线的长度，直到波束宽度达到设定阈值。

本发明有益效果包括：本发明利用菱形形状与所希望方向图一面窄一面宽的相似特点，设计实现E面波束窄，H面波束宽，副瓣低的测高雷达天线，有效解决大姿态测量和高隔离度要求这一矛盾。经本发明设计实现的天线的增益达到11.1dB，最大副瓣电平-20.4dB，E面(长对角线所在面)3dB波束宽度44.3°，H面(短对角线所在面)3dB波束宽度61.2°，可全面应用于测高雷达上。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为一种雷达天线装置实施例；

图2为一种雷达天线装置的矩形微带天线单元实施例；

图3为一种雷达天线装置的菱形阵列形式实施例；