[实用新型]一种共形电扫阵列天线

说明书

本实用新型公开了一种共形电扫阵列天线，设计雷达天线技术领域。天线包括由外至内依次设置的天线阵面结构、有源收发模块阵列、馈电网络层，以及电路及控制层，馈电网络层上连接有射频接口，电路及控制层上连接有供电及波位控制连接器；有源收发模块阵列嵌入天线阵面结构并与天线阵面结构共形；有源收发模块阵列连接馈电网络层；电路及控制层穿过馈电网络层连接有源收发模块阵列。天线阵面结构主体材料是具有传统的防热、防风、防雨雪、低损耗的天线罩材料。本设计的共形电扫阵列天线和天线罩融为一体设计，设计紧凑，满足电扫阵列天线的波束扫描、功率合成等电性能指标，避免由于阵列天线和天线罩单独设计，再经过组装带来的匹配问题。

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，尤其是一种共形电扫天线阵面结构集成结构。

背景技术

常规雷达/通信系统的天线和和天线罩是独立设计的，分别设计、制造完成后再通过物理装配为一个整体；这种架构的设计思路简单，加工和制造较为容易，但这种架构所占空间较大，会导致头罩的匹配困难，能量损失较大，同时雷达/通信系统的空间波束受天线罩形状的变化影响较大，对于采用电扫阵列天线形式的雷达/通信系统而言，由于同一个天线罩结构要对应多种波束扫描状态，因此情况更为复杂；

随着高速飞行器多功能和智能化的迅猛发展趋势，同一飞行器平台上需要装载多种雷达/通信无线传感器设备，且飞行器的外形受空气动力学、雷达散射截面等约束，其变得越来越不规则，导致提供给雷达/通信系统的装配空间愈加受限和复杂，需要设计非平面的天线形式，与飞行器外形匹配，避免破坏其空气动力学和隐身性。

CN110808480A公开了一种机身共形相控阵天线，其提出了一款相控阵天线阵面，能够与机身很好的共形，同时实现较好的扫描性能和低副瓣特性。CN 107342457 A公开了一种强互耦超宽带宽角扫描双极化共形相控阵天线，其提出了一款基于强互耦理论的超宽带宽角扫描双极化共形相控阵天线，能够与载体表面共形，实现良好的带宽和扫描特性。虽然以上两个专利都有出色的扫描性能，但它们都只是无源共形阵列天线部分，相控阵天线的波束扫描只能靠理论仿真计算，并没有考虑有源收发模块、波控网络、电源组件、馈电网络等组件；因此，其只能是共形电扫阵列天线的一小部分，并不能实现真正的共形电扫特性。

再者，随着飞行器空间的逐渐紧凑，传统平面天线与天线罩各自独立实现的方式已经无法满足很多场合的应用需求，需要将天线和天线罩有机结合一体化设计，从而提升性能、缩小系统体积。

CN201699124U公开了一种新型嵌入式复合材料智能蒙皮天线结构，其提出了一种将微带阵列天线预封装后嵌入到复合材料夹层结构中的新构型，该构型在充分保证天线的电性能指标和整体结构的承载能力的情况下，对天线和结构进行优化，实现了天线阵列与机体结构的共形，获得了集承载、维形、隐身、微波通讯等功能于一体的，能够有效减轻飞行器重量和保持飞行器良好的气动外形的新型嵌入式复合材料智能蒙皮天线结构。CN107196051A公开了一种基于三维打印的智能蒙皮天线结构，其提出了一种新型天线载体结构，该设计与3D打印制造技术相结合，不仅为智能蒙皮天线的载体模型提供新的思路，而且对于天线结构功能一体化以及天线电系统与结构的高度融合的研究，都提供了有效的新型载体。以上这两个专利都考虑了无源阵列天线和天线罩的有机集成，但对于新型电扫天线而言，还缺少有源收发模块、馈电网络、波控网络等复杂的供电、控制和功率输出模块，无法形成真正电扫阵列天线的特性，且这种蒙皮架构仅适用于平面，对于非平面的与飞行器表面共形的情况，并没有提及，导致其在紧凑型应用平台的使用受限。

综上所述，现有技术存在的问题（或待改进方面）是：共形相控阵天线目前大部分仅考虑无源阵列，通过理论仿真实现波束扫描；而对于天线和天线罩集成的技术而言，大部分也只考虑平面结构；更重要的是，以上技术都没有考虑有源收发模块、馈电网络、波控网络、电源组件、散热等技术的集成，更别说在共形载体上的集成了。

实用新型内容