[发明专利]具有双锥馈源的宽带波束扫描共形阵列天线

说明书

本发明公开了一种具有双锥馈源的宽带波束扫描共形阵列天线，包括双锥馈源、半圆柱带通阵列天线、半圆柱带阻阵列天线，所述半圆柱带通阵列天线与半圆柱带阻阵列天线连接后构成中空的三维圆柱体阵列天线，所述双锥馈源位于所述三维圆柱体阵列天线的中心位置，双锥馈源用于发射电磁波，所述半圆柱带通阵列天线用于透射电磁波，所述半圆柱带阻阵列天线用于反射电磁波，通过机械旋转所述三维圆柱体阵列天线，改变三维圆柱体阵列天线中半圆柱带通阵列天线和半圆柱带阻阵列天线的空间位置得到不同波束指向，进而实现水平面360°波束扫描。所述阵列天线具有结构简单、成本低、损耗低以及宽带性能好等优点。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种具有双锥馈源的宽带波束扫描共形阵列天线。

背景技术

在现有技术中，从扫描天线阵的结构来说，主要有两种：一种为平面扫描天线阵，由于其剖面薄、体积小、重量轻、易集成等优异特点得到了广泛应用，但其波束扫描范围有限，其最大扫描角为120°左右，且扫描过程中随扫描角度增加增益下降剧烈，无法实现更大范围扫描；另一种为共形扫描天线阵，其天线单元不再分布在同一平面上，而是共形于三维载体表面上，使其波束扫描范围可以轻易实现半球区域以上覆盖，并且在扫描过程中天线增益波动较小。但是共形扫描天线阵通常体积冗余，整体剖面较高，因此在尽可能低剖面情况下实现大角度扫描范围是一大挑战。

频率选择表面是一种调节电磁波特性的技术手段，其由周期性排列的导电贴片单元，或者是由导电贴片上的开槽单元形成的单层或多层二维周期性阵列结构。频率选择表面对频率具有选择透过性，或选择反射性。当频率选择表面的谐振单元在某一频率形成谐振时，它能使这一频率电磁波几乎完全透射，即带通型频率选择表面；或电磁波几乎完全反射，即带阻型频率选择表面。其独特的性能已广泛应用于军用和民用的各个方面，涵盖了大部分的电磁波谱，包括微波、毫米波及红外波段。

现有技术用来实现空间超大范围扫描的最优方案是采用共形天线阵。其中球面共形的天线阵面临整体剖面过高的显著缺点，导致其体积冗余，在应用中面临对载体空间要求高、结构复杂、装配困难等难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种结构简单、成本低、损耗低、宽带性能好的宽带波束扫描共形阵列天线。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种具有双锥馈源的宽带波束扫描共形阵列天线，其特征在于：包括双锥馈源、半圆柱带通阵列天线、半圆柱带阻阵列天线，所述半圆柱带通阵列天线与半圆柱带阻阵列天线连接后构成中空的三维圆柱体阵列天线，所述双锥馈源位于所述三维圆柱体阵列天线的中心位置，双锥馈源用于发射电磁波，所述半圆柱带通阵列天线用于透射电磁波，当其在某一工作频率形成谐振时，能使这一频率的电磁波通过；所述半圆柱带阻阵列天线用于反射电磁波，当其在某一工作频率形成谐振时，能使这一频率的电磁波在其表面反射回来；通过机械旋转所述三维圆柱体阵列天线，改变三维圆柱体阵列天线中半圆柱带通阵列天线和半圆柱带阻阵列天线的空间位置，得到不同波束指向，进而实现水平面360°波束扫描。

进一步的技术方案在于：所述半圆柱带通阵列天线包括若干个带通阵列单元，所述带通阵列单元包括第一介质层，所述第一介质层的上表面形成有第一方形金属贴片，所述第一介质层的下侧设置有第二介质层，所述第一介质层与第二介质层之间形成有第一方形金属环和第二方形金属贴片，所述第二方形金属贴片位于所述第一方形金属环内且两者之间不互相接触，所述第二介质层的下表面形成有第三方形金属贴片。

进一步的技术方案在于：所述第一方形金属环的外圈与所述第一介质层的外圈相互重合，所述第一方形金属贴片、第二方形金属贴片以及第三方形金属贴片在上下投影方向重合。