[发明专利]机载双频段共口径相控阵天线及布阵方法

说明书

技术领域

本发明涉及机载天线技术领域，具体涉及机载双频段共口径相控阵天线及布阵方法。

背景技术

近年来，随着飞机、火箭、导弹等飞行器载体上的无线电电子设备的发展，使得机载天线的研究日益受到重视。相控阵天线以其功能独特之处，在地面和海上防御的各种雷达之中发挥了重要作用。如果将之应用于机载雷达，其波束控制灵活、可靠性高等优势也定能使飞机的作战效能进一步得以发挥。因此对机载相控阵天线的研究具有重要的现实意义。

另一方面，机载天线特殊的工作环境，对机载天线的形状与尺寸又提出了新的要求。共口径天线可以把频率不同的多个天线合理设计在同一口径内，在保持天线结构紧凑的同时，还具有多频工作的性能，是机载天线未来发展趋势。

基于这些优点，共口径相控阵天线的设计与研究对于机载天线实现高性能工作有着重要的意义。

发明内容

本发明意的目的之一在于提供一种机载双频共口径相控阵天线。

本发明中的机载双频段共口径相控阵天线，包括天线本体,天线本体包括上下层设置的共口径微带天线,微带天线的天线单元由同轴探针馈电；

微带天线包括上层的S波频段微带天线和下层的UHF频段微带天线，S波频段微带天线含有介质板Ⅰ和贴片天线阵列，UHF频段微带天线包括介质板Ⅱ和介质板Ⅱ的辐射贴片，辐射贴片作为贴片天线阵列的金属地板。

进一步地，介质板Ⅰ的相对介质常数为2.65，厚度为7mm，长宽均为300mm。

进一步地，贴片天线阵列由2行2列的微带贴片天线组成，各阵元长为51.4mm，宽为 38.6mm，相邻阵元水平间距为93.6mm，垂直间距为80mm。

进一步地，介质板Ⅱ的相对介质常数为4.4，厚度为13mm，长宽均为300mm。

进一步地，辐射贴片长为270mm，宽为188mm。

进一步地，同轴探针为50Ω的探针。

本方案的技术优势是，S波段天线的电压驻波比≤2的频带为2.2GHz±75MHz，阻抗带宽约为6.8％；在该频带内S频段阵列天线增益可达14.4dB；在扫频角为20°时，频扫增益可达13.5dB；UHF频段天线的电压驻波比≤2的频带为350MHz±7MHz，阻抗带宽达到4％，具有较好的表现，而且两个频段独立工作，相互之间的影响较小，保证了双频段共口径天线的良好工作。

本发明的目的之二在于提供一种机载双频共口径相控阵天线的布阵方法，包括以下步骤：

S1：选择介电常数为2.65，厚度为7mm，长和宽均为300mm的介质材料作为介质板Ⅰ，在介质板Ⅰ的正面印制S频段的贴片天线阵列；

S2：选择介电常数为4.4，厚度为13mm，长和宽均为300mm的介质材料作为介质板Ⅱ，在介质板Ⅱ的正面印制UHF频段的辐射贴片，反面附上接地板；

S3：将介质板Ⅱ正面的辐射贴片与介质板Ⅰ的反面相贴，此时介质板Ⅱ的辐射贴片作为介质板Ⅰ的地板；

S4：利用同轴探针对贴片天线阵列和辐射贴片馈电。

进一步，介质板Ⅰ的正面印制2行2列的贴片天线阵列。

进一步，印制的阵元长为51.4mm，宽为38.6mm，阵元水平间距为93.6mm，垂直间距为80mm。

进一步，印制的辐射贴片长为270mm，宽为188mm。

本方案的布阵方法的优势在于：采用双层的微带天线实现了双频段天线的要求，同时，以下层的辐射贴片作为上层贴片天线阵列的地板，实现了天线的小型化，同时形成的共口径相控阵天线阻抗带宽、增益和隔离度都取得较好的结果。

附图说明

图1为本发明机载双频段共口径相控阵天线的结构示意图；

图2为上层的S波频段微带天线的结构示意图；

图3为下层的UHF频段微带天线的结构示意图；

图4为图1的主视图；

图5为UHF频段微带天线的电压波比仿真结果的曲线图；

图6为S波频段微带天线在电压驻波比仿真结果的曲线图；

图7为UHF频段天线端口(端口5)与S频段每个阵元端口的隔离度abs S5n(m1点) (其中abs为取绝对值，n为1，2，3，4)的仿真结果的曲线图；

图8为S频段阵列天线在中心频率为2200MHz的时候的增益仿真结果图；

图9为S频段阵列天线在与图8采用等幅同相馈电时在下边频率为2125MHz时候的增益仿真结果图；