一种调频连续波雷达的天线装置的制造方法_2

文档序号:8944852阅读:来源:国知局
。发射天线11采用由微带天线阵元构成的微带天线,具有辐射性能好、剖面低、易于与高频信号处理电路集成,且成本低等优点。如图1所示,本实施例中发射天线11具体是由64个圆极化微带天线阵元构成矩形阵列结构,发射天线11的矩形阵列结构位于各组接收天线的中心位置。发射天线11的矩形阵列结构中微带天线阵元个数具体可以根据雷达的主瓣宽度以及增益等参数进行设定。
[0030]如图3所示,本实施例中第一微带天线阵元111为具有按等腰直角三角形被截断的一对相对角的矩形贴片结构,包括方形天线阵元All以及微带连接线A12。方形天线阵元All的右上、左下的一对相对角通过切割等腰直角三角形的方式实现微扰,从而产生二个相互垂直的线极化波形成圆极化;微带连接线A12则用于连接第一微带天线阵元111和第一馈电网络112的阵元端口。
[0031]本实施例中,第一馈电网络112由64个阵元端口、多个阻抗变换线以及发射天线端口构成,包括I个垂直方向的主馈电网络和8个水平方向的具有相同结构的分馈电网络。如图3所示,主馈电网络关于发射天线端口 A23的中心上下对称,本实施例以主馈电网络的上半部分A22为例进行具体说明。A22通过阻抗变换线A2221~A2227将发射天线端口 A23输入的能量按指定比例且同相地分配到4个分馈电网络中,同时保持发射天线端口 A23的阻抗匹配为50欧姆;分配到4个分馈电网络的指定激励比例具体可由副瓣大小(本实施例取_20dB)按照泰勒公式进行计算得到,从上到下的分馈电网络的分配比具体为0.41:0.82:1.24:1.46。
[0032]如图4所示,第一馈电网络112的分馈电网络关于主馈电网络的延伸方向左右对称,本实施例以分馈电网络的左半部分A21为例进行具体说明。A21通过阻抗变换线A2121~A2124把从主馈电网络的阵列端口输入的能量按指定比例且同相地分配到4个阵列端口 A2111~A2114,阵列端口 A2111~A2114分别连接4个第一微带天线阵元111且保持阻抗匹配;分配到4个第一微带天线阵元111的指定激励比例具体可由副瓣大小(本实施例取_20dB)按照泰勒公式计算,从左到下右的分馈电网络的分配比具体为0.41:0.82:1.24:1.46。
[0033]本实施例从发射天线端口 A23馈入的能量按计算好的比例分配到64个第一微带天线阵元111上,并以圆极化方式辐射出去,垂直面上的方向图主要由主馈电网络的分配比确定,水平面上的方向图则由分馈电网络的分配比确定。本实施例垂直面和水平面方向图的副瓣均取为_20dB。
[0034]本实施例中,每组接收天线包括两个以上具有相同结构的线性阵列,每组接收天线中各个线性阵列相互平行、间隔布置,每个线性阵列包括多个第二微带天线阵元、以及连接各个第二微带天线阵元的第二馈电网络,每组接收天线即构成一个矩形微带天线阵列。每组接收天线通过平行设置两个线性阵列,可以根据两个线性阵列接收的目标回波计算得到目标的角度信息,实现角度测量。当然在其他实施例中,各个线性阵列的阵元数可以根据实际需求设置为不同。本实施例接收天线同时采用由微带天线阵元构成的微带天线,辐射性能好、剖面低、易于与高频信号处理电路集成且成本低等。
[0035]本实施例中,双极化天线为垂直极化天线以及水平极化天线,其中垂直面接收天线的垂直极化天线、水平极化天线均为水平设置,水平面接收天线的垂直极化天线、水平极化天线均为垂直设置,从而可以获取垂直面上两个正交极化的特征回波、以及水平面上两个正交极化的特征回波,获取目标的多极化信息。本实施例中各组垂直极化天线、水平极化天线具体可由相同微带天线阵元和相同馈电网络经不同旋转组合形成。
[0036]本实施例中,接收天线中第二微带天线阵元为具有凹槽的矩形贴片结构,通过凹槽接入微带馈线以进行阻抗匹配。如图5所示,本实施例第二微带天线阵元A3的辐射体为矩形贴片A31,极化方式为线性极化,通过将微带馈线A32伸入矩形贴片A31的方式,使接收天线的第二微带天线阵元A3获得较好的阻抗匹配。通过改变辐射贴片的姿态即可以产生不同线性极化方式的辐射,本实施例将第二微带天线A3正置形成垂直极化方式,将第二微带天线阵元A3旋转90°则形成水平极化方式。
[0037]如图6所示,接收天线中第二馈电网络A4包括阵元端口、阻抗变换线以及接收天线端口 A43,且第二馈电网络关于接收天线端口 A43的中心对称,本实施例以第二馈电网络的左半部分为例进行具体说明。阵元端口 A411~A414与第二微带天线阵元相连,因此阵元端口的输入阻抗设为和第二微带天线阵元的输入阻抗相等;通过调整阻抗变化线A421-A425的宽度和长度,使接收天线端口 A43的输入阻抗调整为50欧姆,同时从接收天线端口 A43同相地分配到各阵元端口 A411~A414的激励达到指定值。本实施例具体由_20dB副瓣大小按照泰勒公式计算得到指定激励分配比为0.41:0.82:1.24:1.46。
[0038]参见图1,本实施例垂直面接收天线具体包括位于发射天线11上侧的第一垂直面接收天线12、位于发射天线11下侧的第二垂直面接收天线14,其中第一垂直面接收天线12为水平设置的垂直极化微带天线阵列,第二垂直面接收天线14为水平设置的水平极化微带天线阵列;水平面接收天线22具体包括位于发射天线11右侧的第一水平面接收天线13、左侧的第二水平面接收天线15,第一水平面接收天线13为垂直设置的水平极化微带天线阵列,第二水平面接收天线15为垂直设置的垂直极化微带天线阵列。第一垂直面接收天线12、第二水平面接收天线15、第一水平面接收天线13以及第二水平面接收天线15的馈线延伸方向分别与发射天线11的矩形阵列结构所形成的四条边界平行且具有指定间距,从而由上述四组接收天线围绕发射天线11构成一个新的矩形结构,结构紧凑且具有合理的收发天线布局,能够有效提高雷达天线的收发效率。
[0039]本实施例第一垂直面接收天线12具体由相同结构的线性阵列12a和12b组成,且线性阵列12a和12b之间按照一定间距平行设置,间距大小具体由雷达的测角范围确定。线性阵列12a中微带天线阵元121a与第二微带天线阵元A3 (如图5所示)的结构相同,馈电网络122a与第二馈电网络A4 (如图6所示)的结构相同。馈电网络122a具体连接8个微带天线阵元121a,并形成水平设置的垂直极化微带天线阵列。
[0040]本实施例第二垂直面接收天线14具体由相同结构的线性阵列14a和14b组成,且线性阵列14a和14b之间按照一定间距平行设置,间距大小具体由雷达的测角范围确定。线性阵列14a中微带天线阵元141a具体可由第二微带天线阵元A3 (如图5所示)顺时钟旋转270°后,再增加一小段90°的旋转枝节得到;线性阵列14a的馈电网络142a具体可通过第二馈电网络A4 (如图6所示)顺时钟旋转180°得到。线性阵列142a具体连接8个微带天线阵元141a,并形成水平设置的水平极化微带天线阵列。
[0041]本实施例第一水平面接收阵列13具体由相同结构的线性阵列13a和13b组成,且线性阵列13a和13b之间按照一定间距平行设置,间距大小具体由雷达的测角范围确定。线性阵列13a中微带天线阵元具体可以通过将第二微带天线阵元A3 (如图5所示)顺时钟旋转90°得到,线性阵列13a的馈电网络具体通过将第二馈电网络A4 (如图6所示)顺时钟旋转90°得到。线性阵列13a具体连接8个微带天线阵元,并形成垂直设置的水平极化微带天线阵列。第一水平面接收阵列13也可以直接由第一垂直面接收天线12顺时钟旋转90°得到。
[0042]本实施例第二水平面接收天线15具体由相同结构的线性阵列15a和15b组成,且线性阵列15a和15b之间按照一定间距平行设置,间距大小具体由雷达的测角范围确定。线性阵列15a中微带天线阵元由第二微带天线阵元A3 (如图5所示)增加一小段90°的旋转枝节得到;线性阵列15a的馈电网络为由第二馈电网络A4 (如图6所示)顺时钟旋转270°得到。线性阵列152具体连接8个微带天线阵元,并形成垂直设置的垂直极化微带天线阵列。第二垂直面接收天线15也可以直接由第
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