[实用新型]一种天线结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子、微波射频、雷达等领域，尤其涉及一种阵列天线的结构。

背景技术

现状

毫米波天线阵列因具有紧凑、高增益等优良性能被广泛应用于雷达、导航、卫星通信、室内高速通信等场合。

天线作为雷达系统的关键部件对整个系统的链路指标性能有着非常重要的影响。测距雷达按照距离分主要有三种：远距、中距、近距。根据雷达方程：探测更远的目标需要更大的等效全向辐射功率(EIRP)，一味地增加发射功率不切实际，因此探测距离越远，需要的天线阵列增益越高。远距雷达需要高增益天线，中距雷达对于天线增益要求次之，近距雷达要求相对最低。在多数应用场景中，希望雷达多模式工作，即同时满足中远距的探测要求。现有的方案一般有以下几种：1)发射部分使用两种天线(一种低增益宽波束，另一种高增益窄波束)并使用毫米波开关在二者之间进行切换；2)发射部分采用相控阵或者频率扫描天线等结构通过波束的扫描探测需要的范围。3)使用两副雷达各自独立工作在中距、远距模式下。4)使用一副中远距合一天线阵列实现中距、远距雷达多模式工作。

现有技术的缺点

针对雷达系统兼顾远距和中距探测的应用，目前的几种技术均存在相关缺点：采用毫米波开关进行切换，进入较大的插损，消耗宝贵的毫米波功率，而且开关的切换还带来不同模式之间的同步问题，加大后端算法的复杂度。在发射端采用相控阵需要引入移相部分，使得发射部分电路大大复杂，电路板面积、成本大大增加。最重要的是，以上两种方案均不能实现雷达系统同时工作在中距、远距模式下。第三种方案相当于采用两套硬件各自独立实现中远距探测的功能，这会大大增加成本、电路面积以及基带处理数据的复杂度。

相比于前几种方案，第四种方案显然是更优的选择。目前公开的中远距合一天线只有一种，其天线结构基于串馈微带天线。然而进入W频段(75-110GHz) 以后，微带传输线会带来很大的辐射损耗、导体损耗与介质损耗。这会恶化天线的方向图、降低天线的辐射效率，恶化的毫米波链路的整体性能。同时，该方案提出的中远距合一天线阵元是串馈微带天线，馈电的时候相邻两个贴片同相馈电距离为一个波导波长。一根线阵若由10个阵元组成就需要十倍的波导波长，这无疑使得天线整体的尺寸不够紧凑。

基片集成波导是近年来提出的一种新型平面传输结构，其结构等效于一个填充介质的矩形波导。由于基片集成波导上下表面都是金属几乎没有辐射损耗， SIW已成为毫米波天线最常见的形式之一。然而，目前没有任何一种基片集成波导天线能够支持W波段测速雷达中远距合一应用。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提出一种调试容易、设计周期短，易于实现SIW线阵辐射单元与馈电网络匹配的基于基片集成波导(SIW)的波束赋形天线，能够同时满足雷达中远距合一应用的需求。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种天线结构，包括辐射单元和基片集成波导馈电网络，所述基片集成波导馈电网络包括基片集成波导功率分配器以及基片集成波导移相器，基片集成波导移相器的输出端与辐射单元的输入端相连，其特征在于：所述辐射单元为基片集成波导辐射线阵单元，在该基片集成波导辐射线阵单元上设置有改善线阵反射系数的感性窗。

所述基片集成波导功率分配器为一路分2N路的结构，其中N为大于等于3 的整数，在每一路输出端上连接一个基片集成波导线阵辐射单元。

所述一路分2N路的结构由三级基片集成波导功率分配器组成，边上的两路配有不等宽等长基片集成波导移相器，通过改变基片集成波导的宽度改变波导波长从而实现移相功能。

所述一路分2N路的结构为一路分六路，所述三级基片集成波导功率分配器包括第一级一路分两路的基片集成波导等功率分配器、第二级一路分两路的基片集成波导不等功率分配器以及第三级一路分两路的基片集成波导等功率分配器，所述第一级一路分两路的基片集成波导功率分配器连接在基片集成波导输入端口，所述剩余二级一路分两路的基片集成波导功率分配器连接在所述一级一路分两路的基片集成波导功率分配器的两路输出端口上，六路基片集成波导通道的输出端口最后保持位置平齐。

六路基片集成波导通道的中间四路保持等幅同相馈电，边上的两路与中间四路保持不同幅度(馈电功率均为其余四路的三分之一)，相位超前70度馈电。

所述线阵辐射单元采用基片集成波导缝隙形式，两两线阵之间采用不等间距排布。