[发明专利]一种基于共形Vivaldi天线的复合极化敏感阵列装置

摘要

本发明涉及极化敏感阵列天线传感器技术领域，具体的说是一种基于共形Vivaldi天线的复合极化敏感阵列装置，其特征在于设有介质天线罩，天线罩底端设有连接环，天线罩内设有柔性介质基板，还设有双极化辐射器以及被动天线和主动天线，所述背腔式双极化波导口径天线的Vivaldi形状激励器如设有金属地板、馈电微带线、介质基板以及接地半圆形谐振腔体，该半圆形谐振腔体与矩形波导腔体共同作用，实现Vivaldi形状双极化激励器的阻抗匹配，本发明提出了一种基于载体共形的共面波导馈电超宽带Vivaldi天线结构，实现了天线罩与天线的一体化设计，具有结构紧凑、适合于工程实现等显著的优点。 1

主权项

1.一种基于共形Vivaldi天线的复合极化敏感阵列装置，其特征在于设有介质天线罩，天线罩底端设有连接环，天线罩内设有柔性介质基板，还设有双极化辐射器以及被动天线和主动天线；

所述双极化辐射器采用半圆形谐振腔，通过介质基板上的平面半圆形谐振腔体与矩形金属腔体的结合实现两个极化辐射器的接卸装配和电气连接；

所述被动天线基于与天线罩共形的各向异性单元实现对对入射电磁波的极化敏感，具体为：天线罩内共形安装两个以上超宽带Vivaldi天线单元，超宽带Vivaldi天线单元等间距排列，依靠阵元的各向异性实现对入射电磁信号的极化敏感；所述超宽带Vivaldi天线单元为采用共面波导传输线馈电的共形Vivaldi天线，共形Vivaldi天线的馈电区、传输区以及辐射区均放在柔性介质基板的同一侧，Vivaldi天线单元正面由指数渐变线以及与指数渐变线末端等宽的槽线和谐振腔体构成，背面由微带线以及扇形枝节构成，分别印制在介质板的两侧，通过电磁耦合的方式馈电，由于槽线的特性阻抗较大，难以匹配，因此加载圆形腔体作为短路终端，微带终端采用扇形枝节作为开路终端；

所述主动天线采用正交双极化天线单元实现对入射电磁波的两个正交极化分量的感知和接收；

在天线罩内的中央空间布置双极化的相控阵列，该双极化的相控阵列采用主动工作方式；

双极化辐射器与介质天线罩不直接接触，同轴线接头直接安装在金属连接环上且与共面波导连接。

2.根据权利要求1所述的1、一种基于共形Vivaldi天线的复合极化敏感阵列装置，其特征在于共形Vivaldi天线中每个平面型的基于共面波导馈电的Vivaldi天线设有渐变缝隙的喇叭开口结构、调谐用的谐振腔、用来实现宽带内的阻抗匹配、共面波导传输线，其中共面波导传输线的终端接入同轴传输线接头。

3.根据权利要求1所述的1、一种基于共形Vivaldi天线的复合极化敏感阵列装置，其特征在于所述共面波导的传输主模为准TEM波，而且没有上下截止频率，共面波导中h为介质基板的厚度，ε_r为介质板的介电常数。w为接地板与中心导带之间缝隙的宽度，s为中心导带的宽度，共面波导的特性阻抗计算公式为：

4.根据权利要求1所述的1、一种基于共形Vivaldi天线的复合极化敏感阵列装置，其特征在于采用背腔式双极化波导口径天线作为辐射器单元，设计平面型的双极化相控阵天线阵列，实现快速波束扫描，同时天线具有极化敏感性，可探测目标信号的极化信息；所述背腔式双极化波导口径天线的工作频点f₀，采用Vivaldi天线形状的激励器，激励矩形波导谐振腔体，金属波导谐振腔体的高度与Vivaldi形状的激励器的高度相差为d，通过尺寸d，可以实现良好的阻抗匹配和方向图的极化电平。

5.根据权利要求1所述的1、一种基于共形Vivaldi天线的复合极化敏感阵列装置，其特征在于采用微带‑槽线的阻抗变换器，该背腔式双极化波导口径天线馈电时，50Ω同轴电缆直接连接微带线，故而微带线的端口输入阻抗要与同轴电缆匹配，故而在输入端处，根据等效电路法，可知w_mic约为0.8mm，所以一个馈线阻抗变换器的结构参数共有θ_m、r_m、h_m、h_s、w_m和w_sl几个参数，为了实现双极化天线，两对单极化天线在中心处能够可以正交放置，槽线的长度要满足大于馈线扇形的高度的要求，为了实现双极化天线较好的隔离度，双极化天线中每一个天线单元的馈线不能同与它正交的天线单元的馈线距离太近，所以在设计这种背腔式双极化波导口径天线时，天线与天线共同的h_m需要做一些调整，以便于两个天线单元正交放置互不影响。

6.根据权利要求1所述的1、一种基于共形Vivaldi天线的复合极化敏感阵列装置，其特征在于所述背腔式双极化波导口径天线的Vivaldi形状激励器如设有金属地板、馈电微带线、介质基板以及接地半圆形谐振腔体，该半圆形谐振腔体与矩形波导腔体共同作用，实现Vivaldi形状双极化激励器的阻抗匹配。