[发明专利]一种圆柱共形印刷天线阵列装置

说明书

本发明涉及微波与天线技术领域，具体的说是一种可用于飞行器遥控遥测、军用移动通信、雷达探测等无线电系统中的圆柱共形印刷天线阵列装置，其特征在于设有金属圆柱载体，在金属圆柱载体的表面设有分别与金属圆柱载体共形的水平印刷振子辐射器的介质基板以及馈电网络的介质基板，其中水平印刷振子辐射器的介质基板与馈电网络的介质基板分别设有水平印刷振子辐射器以及馈电网络，水平印刷振子辐射器的介质基板与馈电网络的介质基板之间经径向金属导电圆柱互连且两个介质基板之间设有空气间隙；本发明设计的圆柱表面共形印刷倒L天线阵列结构适合应用于飞行器遥控遥测、无线通信和雷达等电子系统中，重要较为重要的工程应用价值。

技术领域：

本发明涉及微波与天线技术领域，具体的说是一种可用于飞行器遥控遥测、军用移动通信、雷达探测等无线电系统中的圆柱共形印刷天线阵列装置。

背景技术：

共形天线是一类能与特定载体表面形状相吻合的天线，其设计目的是为了使天线能够方便地集成于载体表面而不至于成为载体的拖累。共形天线指与某一表面共形的天线或阵列，其形状不仅要考虑电磁特性，还要考虑空气动力学等因素。共形天线可以与载体表面共形，通常安装在飞机、导弹、舰船、卫星等运动平台的表面，进行通信、制导、雷达成像和电子干扰等。共形天线的研究开始于20世纪70年代。近年来，对共形天线及阵列的研究主要集中在球面、圆柱面、圆锥面、椭圆柱面、多面体以及复杂曲面上。共形天线的主要特征体现在:与载体表面共形，可获得良好的空气动力学性能；在满足天线性能指标要求的前提下，采用共形天线可以使得安装更容易，特别是一些复杂表面，常规天线很难实现安装，共形天线却可以很轻易地满足要求；可获得更小的雷达散射截面积(RCS)，从而可改善雷达平台的隐身设计；共形天线安装在载体表面上，结构紧凑，对载体没有附加影响，从而可增加雷达天线的安装面积，并且能为其它设备提供安装空间；克服平面阵列天线扫描角小的缺点，实现大角度范围波束扫描；在天线扫描过程中能维持天线波束的形状和天线增益，并且可以大体保持相同的互耦。在雷达领域，球面阵列不仅可以实现大角度范围波束扫描，而且很容易实现半球面圆极化扫描。

共形天线阵要求高增益、低旁瓣、赋形波束及扫描时应用，它的结构和形式是多种多样的。既可组成直线阵，又可组成平面阵，还可以制成立体阵，阵中的各个单元可以同相馈点，也可不同相馈点，各单元的间距可以是相等的也可以是不等的。它与相控阵是目前广泛应用的一类天线形式。在一般曲面阵中由于天线元所在的位置不同，其方向图不同。加之考虑元间的互耦影响也会时阵中各元的单位元方向图不同。即使各元中单位方向图的形状完全相同，但由于在共形阵中各单位元的轴向方向不一致，这就破坏了方向性乘积原理成立的条件。因此，共形阵的方向图必须由数值计算方法确定。

在共形天线设计中，微带天线是一种常用的形式。共形微带天线与与一般的平面微带天线不同。后者是平面结构，且在微带贴片后面的接地面也是平面。在分析平面微带天线时一般总是假设接地平面为无限大。共形微带天线不仅微带贴片是曲面，而且贴片后的接地面也是曲率半径为有限值的曲面。因此，在分析这种天线时必须要考虑到曲率对天线性能的影响，这就增加了分析的复杂性。从天线性能上讲，一般平面微带天线由于其后接地平面的影响，其有效辐射范围往往只能限于半空间。而共形微带天线则有可能形成更宽的波束，甚至在一个平面内全向覆盖或整个空间的全向覆盖波束。圆柱状的全向共形微带贴片阵的全向性能比较好，但是实现起来比较困难。把平面的微带贴片贴到圆柱上，可能会造成微带线的断裂，增加了天线设计的不稳定因素。此外，柔性介质基片较少，成本较高。

现代通信的发展对天线的小型化、低轮廓提出了越来越高的要求。天线小型化的一种方法是添加接地板,利用金属导体的镜像效应,

可使天线的尺寸减小一半。采用倒L或倒F结构是天线小型化和低剖面设计的另一种行之有效的方法,由于在天线的上部作了弯折,使天线垂直元高度大大减小。倒L天线具有低剖面、小尺寸的几何特性,辐射场又具有垂直和水平两种极化,因此在工程中应用十分广泛。王琪和何庆强构建了一种紧凑结构的分形倒L天线(ILA),用矩量法对天线的阻抗特性、辐射方向图特性和天线电流分布作分析研究,并进行实验验证。

发明内容：