[发明专利]一种低剖面宽带宽角柱面共形多波束微带阵列天线

说明书

本发明公开了一种低剖面宽带宽角柱面共形多波束微带阵列天线，包括波束形成层、辐射层；所述波束形成层和辐射层紧凑集成，并通过柱面共形异面过渡结构，采用曲面压合技术实现天线整体的集成；所述波束形成层为柱面共形微带Rotman透镜结构，所述Rotman透镜结构为7输入10输出且其馈电对象是辐射层。在传统宽带多层微带天线设计的基础上，开展多种展宽频带手段融合实施的研究，优化设计微带阵元的布局、馈电网络和阻抗匹配层，使天线具有宽频带宽角多波束性能且在宽角扫描情况下各馈电端口输入阻抗匹配良好。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体涉及的是一种低剖面宽带宽角柱面共形多波束微带阵列天线。

背景技术

未来若干年，移动卫星通信领域将迎来一次重大发展，我国也在积极的建设低轨卫星星座，届时各类接入卫星通信的终端用户将会大量部署高性能的电扫天线用来与快速移动的低轨卫星进行实时通信。随着移动卫星通信市场的不断拓展，研发适应不同应用场景的波束扫描体制的电扫天线也将成为热点。多波束阵列天线通常由无源波束形成网络和天线阵列组成，此类结构简单易设计，可极大降低制造成本，配合开关网络可实现多个波束的电控切换从而实现快速扫描，在未来移动卫星通信市场也极具竞争力。

多波束天线中波束形成网络是关键器件，透镜类多波束形成网络具有结构简单、工作宽频带、波束指向与频率无关和加工成本低廉等优点，其中Rotman透镜具有一个正焦点和两个偏焦点，一般采用准光学方法进行设计，透镜输入端口的波束轮廓线固定为圆或椭圆，输出端口所在的内轮廓线由一系列的几何约束条件和电约束条件共同决定。Rotman透镜从提出到现在已经经历了半个多世纪的发展，一直有人对其研究并将其引入到更多的区域，实现副瓣电平降低、改善透镜两对称焦点波束口间的隔离度、将其扩展到倍频程工作都已实现。

多层微带阵列天线指单元采用多层结构的微带阵列或馈电网络采用多层结构的微带阵列，相比于单元和馈线同层的单层微带阵列来说，多层微带阵列在单元和馈电网络设计方面都获得了更高的自由度，从而能够通过灵活的设计使阵列获得更高的性能。

本发明涉及的低剖面宽带宽角扫描柱面共形多波束微带阵列天线，是为导弹、无人机等飞行器而设计的。工作在X频段具有宽频带、宽角覆盖、高增益的轻小型、紧凑型特性，外形符合导弹类飞行器的气动性能，天线辐射波束可通过开关网络进行快速切换以实现波束的宽角扫描，也可通过连接多个通道实现同时多波束，以满足在飞行过程中保持卫星对飞行器的实时测控和通信。

发明内容

本发明目的是提供一种低剖面柱面共形多波束微带阵列天线，这种天线具备可实现宽频带、宽角扫描、高增益等特点。

本发明的技术方案是：

一种低剖面宽带宽角柱面共形多波束微带阵列天线，包括波束形成层、辐射层；所述波束形成层和辐射层紧凑集成，并通过柱面共形异面过渡结构，采用曲面压合技术实现天线整体的集成。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述波束形成层为柱面共形微带Rotman透镜结构，所述Rotman透镜结构为7输入10输出且其馈电对象是辐射层。

所述Rotman透镜结构包括同轴输入端口、微带线透镜过渡结构、透镜腔体和实时延迟线；所述微带线透镜过渡结构由微带短线A和三角形阻抗匹配区域B组成；所述透镜腔体为一个以焦点圆弧C和内轮廓线D围成的填充介电常数为εr介质材料的封闭腔体，内轮廓线D与外轮廓线E之间由实时延迟线连接。