[发明专利]一种全极化有源相控阵天线阵列

说明书

本发明提供了一种全极化有源相控阵天线阵列，所述的全极化有源相控阵天线阵列包括全极化相控阵天线、全极化数字多通道收发模块；全极化相控阵天线由正交馈电的双线极化天线单元按阵列设计规则排列组成；全极化数字多通道收发模块包括双通道收发组件(T/R组件)、多功能收发数字板、数字传输及馈电网络。每个所述的正交馈电的双线极化天线单元有2个正交馈电端口分别与双通道收发组件(T/R组件)2个收发端口连接，通过控制T/R组件内的2个数字移相器相位关系，使天线辐射电场或接收电场实现水平或垂直线极化、左旋或右旋圆极化等任意极化功能。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种全极化有源相控阵天线阵列。

背景技术

本部分的描述仅提供与本发明公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

相控阵雷达扫描速度快、全空域监控探测能力强，不仅在各种军事目标探测中得到广泛应用，也在气象探测、测绘成像、交通管制等国民经济和社会生活密切相关的多个领域发挥重要作用。但由于各种探测目标对不同极化电磁波反射的特性各不相同，且不同极化电磁波在空间传输特性也存在差异，所以用多种极化电磁波探测，并把多种极化探测回波信息融合处理，有利于获取更多的目标信息。

常规相控阵天线阵列一般设计后不能改动，只能实现固定极化的电磁波探测，如大量装备水平极化的地面情报雷达、垂直极化的机载火控雷达。为了弥补单个极化电磁波探测信息的损失，科学工作者们又把水平极化的相控阵天气和垂直极化的相控阵天线堆叠起来，形成双线极化相控阵天线。这样虽然能同时获取2个极化的探测信息，但有源相控阵的设备量大幅增加，设备成本和研制难度、风险也指数级上升。如美国新一代大型地基相控阵雷达，周期长、成本极高，不利于大量生产和装备部署。在空间环境探测等部分特殊领域，圆极化相控阵雷达具有特殊的应用效果，但圆极化电磁波经目标反射后电磁场极化分量较多，用传统的固定极化天线接收都会存在能量损失。

随着电子信息和探测技术的高速发展，对相控阵雷达的探测能力、多种应用场、多种应用功能提出了更多的要求。因此对未来相控阵雷达和有源相控阵天线提出了多极化甚至全极化的要求：不仅能实现水平线极化、垂直线极化、左旋圆极化、右旋圆极化、椭圆极化等各种电磁波发射和接收，还能实现各种极化的快速切换，便于探测信息相干融合；并且设备量和成本不能大幅增加，便于生产和装备部署。

虽然目前已有双极化有源相控阵天线阵列、圆极化有源相控阵天线阵列的研制，但天线的极化形式基本固定不变，尚未见可实现全极化的有源相控阵天线阵列或雷达系统的研制和生产装备。有源相控阵天线阵列极化形式单一不变或无法做到全极化，在一定程度上限制了多功能、多任务相控阵系统的发展。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种全极化有源相控阵天线阵列。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种全极化有源相控阵天线阵列，所述的全极化有源相控阵天线阵列包括全极化相控阵天线、全极化多通道数字收发模块及配套电源、骨架结构等，所述的全极化相控阵天线用于通过电磁波按指定形状辐射或接收空间电磁波能量，并实现水平、垂直、左旋/右旋圆极化中的任一极化的电磁波发射和接收；

所述的全极化多通道数字收发模块包括双通道T/R组件、多功能收发数字板、数字传输及馈电网络，所述的双通道T/R组件(21)包括发射通道、接收通道，所述的发射通道用于微波信号的激励、放大并为所述的全极化相控阵天线提供微波能量向空间辐射，所述的接收通道用于将所述的全极化相控阵天线接收到的微弱微波信号的放大并通过数字采样将模拟信号转化为数字信号，向后端的信息处理系统提供基带数字接收信号。优选地，所述的全极化相控阵天线包括多个按阵列设计规则排列的正交双极化天线单元，每个天线单元一般按工作频率和阵列扫描角度确定排列规则和排列单元间距。