[发明专利]一种低副瓣平板阵列天线

说明书

本发明公开了一种低副瓣平板阵列天线，包括辐射层和馈电层，辐射层层叠在馈电层上方，辐射层包括第一平板以及设置在第一平板上的辐射阵列，第一平板为矩形板，辐射阵列由n²个辐射单元按照2^(k‑1)行×2^(k‑1)列的方式分布形成，通过两个第一辐射组件和两个第二辐射组件构建辐射层中的辐射单元，第一辐射组件包括第一矩形条、第一矩形腔、第二矩形腔和第三矩形腔，第一辐射组件中，第一矩形腔、第二矩形腔和第三矩形腔采用存在方位偏差的方式进行层叠后形成的三层耦合结构，第一矩形条位于第一矩形腔内能够更好地抑制交叉极化，降低副瓣；优点是在保证具有低副瓣的基础上，结构简单，成本较低，易于实现批量生产，具有较宽的频率带宽和较高效率。

技术领域

本发明涉及一种平板阵列天线，尤其是涉及一种低副瓣平板阵列天线。

背景技术

近年来，在雷达、通信、遥感遥测和空间技术等领域，高灵敏度、宽频带、低剖面和低副瓣的高性能阵列天线由于具有多频段和低成本的特点得到了广泛的应用。目前常用的阵列天线主要有微带阵列天线和平板阵列天线这两种。

微带阵列天线具有剖面低、成本低、重量轻和易加工等特性，但是当频率升高或天线阵列规模变大时，微带阵列天线导体损耗和介质损耗导致其插损增大。由此，虽然微带阵列天线可以实现宽频带，但是其无法同时实现高频率、高效率和高增益。

波导缝隙阵列天线作为当前主要使用的一种平板阵列天线，是通过在波导管的导体壁上切开一条或数条缝隙，切断内壁上的电流线，在缝隙处波导内壁表面电流的一部分会绕过缝隙，而另一部分沿原方向以位移电流的形式流过缝隙，缝隙口处的电力线产生辐射的。波导缝隙阵列天线具有导体损耗低、高效率和性能稳定等特性。现有的波导缝隙阵列天线分为波导缝隙行波阵列天线和波导缝隙驻波阵列天线两种，但是波导缝隙行波阵天线波束指向随频率变化，导致天线波束在宽频带范围内指向不一致，只能在极窄的带宽内应用，频带无法展宽；波导缝隙驻波阵由于本质上是谐振天线，一旦频率偏离谐振频率，方向图、副瓣电平等电性能指标会发生明显恶化，从而导致波导缝隙驻波阵天线只适用于窄频带应用，且带宽与阵列天线规模成反比。

随着对雷达抗干扰要求的提高与现代电子工业的发展，要求天线应具有低副瓣或极低副瓣的性能。传统的波导缝隙阵列天线主要包括馈电层和辐射层，目前主要有两种方案来降低其副瓣，第一种方案是通过调整馈电层的功率分配比例来调整辐射层能量分布从而降低副瓣，但是该方案在降低副瓣的同时总会造成主瓣变宽、增益下降，不能保证窄主瓣、不牺牲增益的同时获得极低的副瓣；第二种方案是通过在辐射层上方加极化层的方式降低副瓣，增加极化层能够使辐射层的电场极化方向旋转，能够使天线E面和H 面方向图得到优化，实现低副瓣，但是批量生产时增加极化层会使天线的成本提高20％。

申请号为201710429885.0的中国专利中公开了一种波导缝隙阵列天线，该波导缝隙阵列天线包括从上到下设置的辐射层和馈电层，辐射层采用从下至上层叠的第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元和第四辐射单元构成的多层耦合结构实现。该波导缝隙阵列天线在保证具有宽频带和高增益的基础上，具有较低的副瓣。但是，该波导缝隙阵列天线存在以下问题：一、辐射层结构层次较多，无法实现单层加工，装配结构复杂，所以难以批量生产；二、辐射层结构采用1分4耦合腔，相对带宽较窄，无法实现更宽的频率带宽；三、低副瓣特性通过辐射层中几个辐射单元的多次旋转实现，降低了天线的效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在保证具有低副瓣的基础上，结构简单，成本较低，易于实现批量生产，具有较宽的频率带宽和较高效率的低副瓣平板阵列天线。