[发明专利]一种基于基片集成波导的圆极化船用雷达天线阵

说明书

本发明公开了一种基于基片集成波导的圆极化船用雷达天线阵，包括：辐射贴片、上层介质板、馈电贴片、下层介质板、金属短路针、金属地板和射频连接器，该结构通过利用基片集成波导结构，减小了船用雷达天线阵的尺寸；通过采用行波结构增加了船用雷达天线阵的阻抗带宽；通过采用圆形开孔辐射贴片，实现了天线阵的圆极化辐射功能并提高了天线阵的增益；通过采用排列在同一条直线上的矩形缝隙，提高了天线阵的圆极化性能；通过偏移短路针的方法，减小了天线阵的副瓣电平，此外，该圆极化天线阵具有结构紧凑、体积小、重量轻等特点，非常适合应用于船用雷达中。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种基于基片集成波导的圆极化船用雷达天线阵。

背景技术

根据国际海事组织的规定，海上生命安全公约涉及的所有船只都必须装备X波段雷达，大型商船还必须装备S波段雷达。实际上，随着经济的不断发展，吨位很小的各种船舶也都装备了导航雷达。船用雷达天线的极化方式多为水平极化。与垂直极化波相比，水平极化波可减小海浪杂波的影响。但是随着船舶数量的急剧增加，线极化雷达天线阵已不能满足发展需求了。因为来自地面或者其他物体的反射信号会发生极化逆转，右旋圆极化的反射波会变为左旋圆极化，而右旋圆极化天线阵恰好可以不接收该反射波信号，因此圆极化天线阵可以减弱来自反射波的干扰；另外，海上航行过程中天气情况复杂，大雨大雾等恶劣天气频发，而雨雾的干扰降低了线极化雷达天线阵的信号传输能力，但是圆极化天线阵能有效抑制雨雾的干扰，因此在船用雷达应用领域可得到广泛地使用。

传统的船用雷达天线阵多采用金属波导缝隙结构，但是金属波导缝隙天线尺寸大、加工成本高，且很难实现圆极化。基片集成波导是一种新型微波传输线，通过金属通孔或者过孔可以限制向外辐射的电磁波，实现了传统的金属波导的各类属性，并且具有造价低、加工精度高和体积小的优点。因此，基片集成波导可代替传统矩形金属波导实现船用雷达天线，以减小尺寸和降低成本。目前，已有的基片集成波导缝隙天线多为横缝和纵缝两种结构，分别可实现水平极化和垂直极化天线阵。虽然修改开缝方向可实现圆极化，但其圆极化带宽和轴比性能较差。

发明内容

本发明公开了一种基于基片集成波导的圆极化船用雷达天线阵，本发明克服了已有的基片集成波导缝隙天线圆极化带宽和轴比性能较差的技术问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种基于基片集成波导的圆极化船用雷达天线阵，包括：辐射贴片、上层介质板、馈电贴片、下层介质板、金属短路针、金属地板和射频连接器。

进一步的，所述辐射贴片位于上层介质板的上表面，该辐射贴片包括2n个相同的圆形开孔辐射贴片，n为整数。

进一步的，所述馈电贴片位于下层介质板的上表面；所述金属地板位于下层介质板的下表面。

进一步的，所述馈电贴片包括矩形开缝贴片以及相对设置在矩形开缝贴片两侧的微带过渡结构；所述矩形开缝贴片具有n条矩形缝隙，各所述矩形缝隙沿着所述矩形开缝贴片水平中心线设置；且每条所述矩形缝隙的两侧各自对称设置一个圆形开孔辐射贴片，以同时激励一组圆形开孔辐射贴片。

进一步的，所述金属短路针穿过下层介质板，将馈电贴片和金属地板连接起来。

进一步的，所述金属短路针包括第一短路针组合、第二短路针组合；所述第一短路针组合的数量为两组，分别设置在下层介质板的两侧边缘处且每一组第一短路针组合包括两排第一短路钉；所述第二短路针组合的数量为n组，每一组第二短路针组合均包括两排第二短路钉，每一排第二短路钉一一对应设置在圆形开孔辐射贴片附近；同时位于所述矩形开缝贴片水平中心线同一侧的任意两排第二短路钉不在同一直线上。

进一步的，所述射频连接器包含两个结构相同的射频连接器Ⅰ，分别位于下层介质板的左右边缘。