[发明专利]一种小体积宽角覆盖模块化频扫相控阵天线

说明书

本发明公开了一种小体积宽角覆盖模块化频扫相控阵天线，包括辐射天线单元、功分网络单元以及慢波线单元；辐射天线单元、功分网络单元以及慢波线单元采用非标准结构波导相连，整体采用多层焊接工艺加工而成；辐射天线单元为独立单层，位于整体结构的最上层；功分网络单元为多层结构，功分网络基本单元层位于中间位置；慢波线单元，位于整体结构的最下层，分成两层结构；本发明采用频扫体制，模块化设计，各模块单元根据系统工作带宽、扫描覆盖角度范围、增益、波束宽度灵活搭配，在指定的频率宽度内可实现大于120度的空域覆盖，天线增益起伏变化小于4dB，天线副瓣电平小于‑28dB，本发明适用于无人机侦查、边境要地防御等雷达探测系统。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种小体积宽角覆盖模块化频扫相控阵天线。

背景技术

雷达天线可以通过机械和电控两种方式实现扫描。频率扫描是通过更改频率使波束指向发生变化的一种电扫描方式，与常规移相、延时扫描相控天线相比，频扫天线结构简单，成本优势明显。随着近年来无人机探测需求的增加，以及各种特殊场地的防御需求，对各种探测雷达的需求与日剧增，雷达需求的数量、性能、种类、成本也在不断的变化，特别是电扫雷达的低成本趋势明显。

通常频扫天线慢波线体积比较大，同时天线扫描范围不超过±45度，同时天线口径辐射效率在加权扫描的情况下低于30％，天线馈电效率要小于70％，天线在大扫描范围内的增益变化范围在6dB左右。

发明内容

本发明提出的一种小体积宽角覆盖模块化频扫相控阵天线，针对以上不足，提出了新的结构形式，可实现频扫天线的更宽的角度覆盖，更小的增益波动，以及更高的天线效率，同时根据不同的需求，天线俯仰面波束宽度可根据需求扩展，做到了通用化、模块化设计，最大限度的降低了天线成本。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种小体积宽角覆盖模块化频扫相控阵天线，包括辐射天线单元、功分网络单元以及慢波线单元；

所述天线单元位于功分网络基本单元的前端，一个功分网络基本单元对应两个天线单元，慢波线位于功分网络单元的后端；

其中，

所述辐射天线单元、功分网络单元以及慢波线单元采用非标准结构波导相连，整体采用多层焊接工艺加工而成；

所述辐射天线单元为独立单层，位于整体结构的最上层；

功分网络单元为多层结构，功分网络基本单元层位于天线层与慢波线结构的中间位置；

慢波线单元，位于整体结构的最下层，分成两层结构；

天线整体结构层数为1+N+2，N为自然数。

进一步的，所述慢波线单元采用非标准波导结构，慢波线宽边取不大于0.53倍的低频工作波长；波导窄边取值小于0.1535倍低频工作波长。

进一步的，所述慢波线单元采用矩形缝隙耦合的方式与辐射天线单元馈电，通过改变耦合矩形缝隙的尺寸方式实现阵列单元的幅度加权，达到系统要求的低副瓣指标；

所述慢波线单元在耦合缝隙的正下方设置匹配台阶，台阶高度设置根据耦合缝隙大小做调整，以保证耦合端口的驻波匹配。

进一步的，所述慢波线单元宽度小于高频工作波长的0.55倍。

进一步的，所述天线辐射单元采用波导喇叭形式，喇叭窄边厚度小于单元间距两端各0.5～1mm，单元间距取0.5～0.55倍高频工作波长。

进一步的，所述天线辐射单元间保留0.5mm～1mm壁厚，在辐射单元宽边中间处增加隔断壁，进一步提高单元口径效率。