[发明专利]一种基于偶极子的机翼共形相控阵天线

说明书

本发明公开了一种基于偶极子的机翼共形相控阵天线，属于无线通信领域。本发明机翼共形相控阵天线分别基于不同的偶极子结构，均可以在垂直面波束较窄、以及驻波比较低的情况下实现在水平面上宽角度扫描。整个天线结构印刷在聚酰亚胺薄膜上，轻薄柔软，可以紧贴在机翼的外轮廓表面，保证了无人机的流体动力学和空气动力学的要求。本发明的机翼共形相控阵天线，采用偶极子结构，并分别加载了耦合金属条等结构，增强且利用了单元之间的耦合，从而实现了良好的匹配，在水平面进行大角度扫描；同时通过引入金属引向器和反射器将能量集中在水平方向，压缩了垂直面的波束宽度，可以有效降低地波对无人机雷达系统的干扰，并提高了增益。

技术领域

本发明属于天线工程技术领域，涉及一种机翼共形，水平极化的一维相控阵天线，具有水平面大角度扫描，垂直面波束窄，轻薄柔软易共形的优势，适用于高速飞行器等平台的雷达和通信系统。

背景技术

共形天线可以安装在一些战舰、高速飞行器等特殊平台的光滑曲面上，并满足空气动力学和流体动力学的要求，同时具有宽角度覆盖、更大的辐射口径、以及易于平台集成的优势。共形的相控阵天线在满足与平台共形的基础上，可以实现波束扫描，得到了广泛的研究应用。文献“Practical implementation of wideband and wide-scanningcylindrically conformal phased array”提出了一种与圆柱表面共形的相控阵天线。该文献中的天线应用了强耦合机理，具有宽带、宽角扫描的特性，然而其剖面较高，重量较大，限制了它的应用。

在无人机的机翼平台上，对共形天线的重量、柔软度、以及共形程度的要求十分苛刻；同时为了降低大地杂波对雷达系统的干扰，需要压缩共形天线在垂直面的波束宽度，这给天线匹配带来了较大的挑战。因此采用了一种有两对枝节的新型偶极子结构，满足了设计要求。文献“Ultrawideband double rhombus antenna with stable radiationpatterns for phased array applications”提出了一种以双菱形偶极子结构做为单元，构成的阵列天线，可以实现超宽带匹配的特性，然而该文献仅对阵列天线的侧射性能进行了分析，并没有对其扫描性能进一步探究。

发明内容

本发明在背景技术的基础上，提出了一种基于新型偶极子的一维机翼共形相控阵天线，包含了五种类似的机翼共形天线单元。五种天线单元分别基于不同的新型偶极子结构，均可以在垂直面波束较窄、以及驻波比较低的情况下实现在水平面上宽角度扫描。此外，天线整体轻薄柔软，易于机翼表面共形。

本发明技术方案为一种基于偶极子的机翼共形相控阵天线，该天线设置于机翼迎风面的前段，包括：基层，第一偶极子，引向器阵列，第二偶极子，金属反射板；所述基层围成一个与机翼迎风端外形相同的带开口的结构，所述金属反射板设置于基层围成的结构的开口处，反射电磁波向飞机前进方向；所述第一偶极子设置于下方基层末段的内表面，所述第二偶极子设置于上方基层末段的内表面，第一偶极子到第二偶极子之间的基层内表面设置引向器阵列；所述第一偶极子和第二偶极子结构相同，但第一偶极子尺寸大于第二偶极子。

进一步的，所述引向器阵列为多根条形贴片，所有条形贴片的轴向方向与飞机前进方向垂直。

进一步的，所述第一偶极子和第二偶极子的结构都包括：枝节层，隔离层，馈电探针，所述枝节层设置于基层内表面，枝节层包括对称的左瓣和右瓣，所述左瓣和右瓣都包括偶极子，耦合结构，弯折枝节；所述偶极子和耦合结构围成“口”字形金属框，弯折枝节位于金属框内部，弯折枝节只有一个弯折部，该弯折部所指方向与飞机前进方向相反；弯折枝节一端与金属框框边连接，另一边悬空，连接的框边为左瓣和右瓣相邻的框边，所述左瓣金属框和右瓣金属框都与金属反射板临近的底部连接；所述左瓣和右瓣相邻框边上设置隔离层，隔离层上设置馈电探针，该馈电探针为钩状，馈电探针的一端为馈电点。