[发明专利]一种圆极化倍频程超宽带天线单元及阵列

说明书

本发明公开了一种圆极化倍频程超宽带天线单元，第一Vivaldi天线与第二Vivaldi天线呈垂直正交设置，用于产生相位差为90°的电信号，形成左旋圆极化波或右旋圆极化波；第一Vivaldi天线包括第一介质基板以及辐射贴片，且辐射贴片对称的设置于第一介质基板上；辐射贴片设有扼流槽组与馈电结构，馈电结构用于馈以相位差为90°的信号，并在空中形成圆极化波；第二Vivaldi天线的结构设置与第一Vivaldi天线的结构设置相同；本发明的有益效果为实现了将传统的线极化波转换为圆极化波的过程；使得天线单元在强耦合效应的作用下获得超过三倍频程的宽角扫描特性；实现了超宽带小型化低剖面的特性。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体而言，涉及一种圆极化倍频程超宽带天线单元及阵列。

背景技术

随着通信技术的飞速发展，雷达天线作为一种应用于通信广播、国防建设、航空航天领域的信息侦察探测设备，其性能指标面临着越发严格的要求。雷达天线多应用于相控阵中，通过电子控制的方法，可实现雷达波束指向和主瓣形状的快速变化。在多目标跟踪及观测高速运动目标方面有着独到的优势。然而一部相控阵雷达通常由上千个阵元组成，成本极大，现在多采用宽带相控阵雷达来满足多频段多系统共用共收发的需求，并能减少不同频段天线之间的干扰。

传统宽带相控阵的设计方式是先设计具有宽带性能的孤立天线单元，再将单元组成阵列天线，但该方式会由于单元间的相互耦合使阵列天线的匹配恶化。且由于一般的宽带天线单元尺寸较大，组阵之后体积更为庞大，不易于共形，更不易于实现波束的大角度扫描，无法实现雷达系统的功能。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何实现对波束进行大角度扫描的天线单元，目的在于提供一种圆极化倍频程超宽带天线单元及阵列，能够通过形成的圆极化波实现波束大角度扫描的特性。

本发明通过下述技术方案实现：

一种圆极化倍频程超宽带天线单元，包括第一Vivaldi天线与第二Vivaldi天线；所述第一Vivaldi天线与所述第二Vivaldi天线呈垂直正交设置，用于产生相位差为90°的电信号，形成左旋圆极化波或右旋圆极化波；

所述第一Vivaldi天线包括第一介质基板以及辐射贴片，且所述辐射贴片对称的设置于所述第一介质基板上；

所述辐射贴片上设有扼流槽组与馈电结构，所述馈电结构用于馈以相位差为90°的信号，并在空中形成圆极化波；

所述扼流槽组用于改变辐射臂的表面电流分布、改善口径宽度以及改善天线辐射性能；

所述第二Vivaldi天线的结构设置与所述第一Vivaldi天线的结构设置相同。

传统的对天线进行设置的时候，设计的方案是采用具有宽带性能的孤立天线单元，在将天线到哪元组成阵列天线，但是在采用这种方法对天线单元进行设计的时候，往往体积过大，在组成阵列的时候体积更为庞大，不易于实现波束的大角度扫描，本发明提供了一种圆极化倍频程超宽带天线单元及阵列，通过将两个相同的Vivaldi天线垂直正交设置，将线极化形式更改为圆极化形式，且对馈电点位置、辐射贴片位置的改进，实现了天线单元在强耦合效应作用下获得超过三倍频程的宽角度扫描特性。

优选地，所述馈电结构包括馈电带线、第一槽线开路腔、第二槽线开路腔以及短路终端，所述第一槽线开路腔与所述第二槽线开路腔均设置在所述第一介质基板的边缘，且关于所述第一介质基板的中轴线对称设置；所述短路终端设置在所述第一槽线开路腔上方；所述馈电带线围绕所述第二槽线开路腔设置，且为带状线馈电；所述槽线开路腔用于调整馈电位置。

设置的短路终端结构能够有效降低电路的Q值，且同时可以拓宽天线的带宽。

优选地，所述辐射贴片由指数曲线围成，且所述扼流槽组设置在所述辐射贴片的中轴线处，所述馈电结构设置在所述扼流槽组的下方。