[发明专利]一种宽带宽角扫描的双频段共口径相控阵天线

说明书

本发明提供一种宽带宽角扫描的双频段共口径相控阵天线，包括：低频段天线单元、不少于2个的高频段天线单元和金属反射板；低频段天线单元和高频段天线单元垂直交叉排列设置于金属反射板上，其中，低频段天线单元和高频段天线单元均采用立式微带振子天线并采用剖面不等高设计；低频段天线单元包括辐射微带、寄生贴片及金属隔离棒，寄生贴片加载于辐射微带上，金属隔离棒设于相邻的低频段天线单元之间；高频段天线单元包括辐射微带及寄生贴片，寄生贴片加载于辐射微带上，金属隔离棒设于相邻的高频段天线单元之间。本发明解决了双频段共口径天线相对带宽窄，无法满足宽带扫描要求，布阵稀疏且非规则，可扩展性、可重构性和工程实现性较差等技术问题。

技术领域

本发明属于相控阵天线设计技术领域，具体为一种宽带宽角扫描的双频段共口径相控阵天线。

背景技术

多功能相控阵雷达是一种高性能相控阵雷达，一部雷达可以实现传统多部雷达才能实现的功能。多功能相控阵雷达通过频段和系统功能的综合集成，完成搜索、跟踪、识别于一体的双频段多功能任务，克服传统单频段雷达系统架构和工作模式单一的缺陷。以双频段共口径同时工作为显著特征的新型多功能相控阵雷达，要求天线是双频段共口径的形式，具备宽带宽角扫描的能力。

根据现有技术，常见的双频段共口径天线的结构组合形式通常有三种：

一、堆叠结构，即低频段贴片和高频贴片放置于不同的高度上，总剖面高度为两个频段剖面高度之和，其辐射单元形式一般为贴片型。中国专利申请号201910317276.5公开的《一种低剖面双频二维宽角扫描共口径相控阵天线》中，上层方形微带贴片作为高频天线，下层方形微带贴片作为低频天线。两个频段的有源驻波相对带宽较窄，约为8.8％。

文献C.X Mao,Steven Gao,et al.“A Shared-Aperture Dual-Band Dual-Polarized Filtering-Antenna-Array With Improved Frequency Response,IEEETrans.Antennas Propag.,vol.65,no.4,pp.1836–1844,2017.”中，上层开窗式的方形贴片作为C频段天线单元，下层方形贴片作为X频段天线单元。其无源驻波相对带宽窄(C频段：3.8％，X频段：6％)，且未提及有源驻波带宽和扫描能力。

二、平面交织结构，即在同一平面上，高频段单元采用周期性排列，并将细长的低频段辐射单元交织嵌入到高频单元的间隙中，实现口径共用。辐射单元的形式一般为“贴片型”和“缝隙型”两种。文献Z.Sun,S.S.Zhong,L.B.Kong,C.Gao,et al.“Dual-Band Dual-Polarised Microstrip Array with Fractional Frequency Ratio,ElectronicLetters,2012,Vol.48,No.12”中X频段单元采用方形贴片形式，以矩形栅格排列，S频段单元采用窄边贴片的形式交织于X频段单元之间的空隙中。该天线扫描角度小于30°，无源驻波相对带宽窄(X频段：13.1％，S频段：11％)，且未提及有源驻波带宽。

文献C.Ying,R G.Vaughan,“Dual-Polarized L-Band and Single-Polarized X-Band Shared-Aperture SAR Array,IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.64,no.1,pp.109–116,2016.”中X频段单元采用脊波导缝隙天线形式，L频段单元采用背腔式十字交叉缝隙天线，嵌入到4×6个X频段缝隙组成的阵列之间。该共口径天线扫描角度均在±10°以内，相对带宽窄(L频段：8％，X频段：4％)。