一种低副瓣水平极化平板阵列天线的制作方法
【专利摘要】本发明提出一种低副瓣水平极化平板阵列天线，包括若干辐射单元、馈线、馈电端口；辐射单元采用方口径波导辐射器；天线合成网络采用异形扁波导功分分层形式：第一层合成网络在方位方向上将辐射单元两两合成；第二层合成网络在俯仰方向上将第一层合成网络的输出口两两合成；第三层合成网络在方位方向上按照设定的幅度比例将第二层合成网络的输出口两两合成；设定的幅度比例为在方位方向进行幅度比例锥削，从中间位置向两侧位置降幅逐渐增大；第四层合成网络将第三层合成网络的输出口合成一个馈电端口且采用同轴探针底馈。本发明满足副瓣电平比主瓣电平低至少17dB指标要求，满足车载、机载或便携要求，同时具有成本低、免调试、便于批量生产等特点。
【专利说明】
一种低副瓣水平极化平板阵列天线
技术领域
[0001]本发明涉及天线设计技术领域，具体为一种低副瓣水平极化平板阵列天线，是一种适合于工作在复杂地面电磁环境下的平板阵列天线。
【背景技术】
[0002]随着电子信息技术的发展，机场周围的电磁环境越来越复杂，电磁干扰威胁越来越严重，以至于会出现无线电电子设备不能正常工作、通信失灵等问题。随着技术的发展，低副瓣阵列天线已经成为在有严重地物和电磁干扰环境中有效工作的高性能电子系统的一个重要组成部分。
[0003]目前，随着小型无人机的应用越来越广泛，传统的空管雷达对小型无人机、飞鸟等小型飞行目标的监视能力不足，对正常飞机起降的威胁越来越大。为了应对小型无人机黑飞，飞鸟等对飞机起降的威胁，需要设计一种高增益、低副瓣、低噪声、免调试、指向精准的天线，同时为了使用方便快捷，成本低，需要能够满足车载、机载或便携要求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提出一种高增益、低副瓣、低噪声、免调试、指向精准的低副瓣水平极化平板阵列天线，指标要求副瓣电平比主瓣电平低至少17dB，该天线可以应用于机场管制、低空空域监视等复杂电磁环境。而且要求天线结构简单、体积小巧，满足车载、机载或便携要求，同时要求具有成本低、免调试、便于批量生产等特点。
[0005]本发明的技术方案为:
[0006]所述一种低副瓣水平极化平板阵列天线，其特征在于:包括若干辐射单元、馈线、馈电端口 ；
[0007]所述辐射单元采用方口径波导辐射器；
[0008]所述低副瓣水平极化平板阵列天线的天线合成网络采用异形扁波导功分分层形式:辐射单元之后的第一层合成网络在方位方向上将辐射单元两两合成;第二层合成网络在俯仰方向上将第一层合成网络的输出口两两合成;第三层合成网络在方位方向上按照设定的幅度比例将第二层合成网络的输出口两两合成;所述设定的幅度比例为在方位方向进行幅度比例锥削，从中间位置向两侧位置降幅逐渐增大;第四层合成网络将第三层合成网络的输出口合成一个馈电端口且采用同轴探针底馈。
[0009]进一步的优选方案，所述一种低副瓣水平极化平板阵列天线，其特征在于:所述低副瓣水平极化平板阵列天线采用16 X 2辐射单元排列形式，方位方向16单元，俯仰方向2单
J L ο
[0010]进一步的优选方案，所述一种低副瓣水平极化平板阵列天线，其特征在于:第一层合成网络在方位方向上用E-T接头将相邻辐射单元两两合成，得到16个合成端口；第二层合成网络在俯仰方向上用H-T接头将第一层合成网络的16个合成端口两两合成，得到8个合成端口；第三层合成网络在方位方向上用H-T接头按照设定的幅度比例将第二层合成网络的8个合成端口相邻两两合成，得到4个合成端口；第四层合成网络将第三层合成网络的4个合成端口合成一个馈电端口且采用同轴探针底馈。
[0011 ]进一步的优选方案，所述一种低副瓣水平极化平板阵列天线，其特征在于:第三层合成网络按照设定的幅度比例将第二层合成网络的8个合成端口相邻两两合成时，对第二层合成网络的8个合成端口的降幅依次为:-4.5(^、-3(^、-1.5(^、0(^、0(^、-1.5(^、-3(18、-4.5dB0
[0012]有益效果
[0013]本发明中的辐射单元采用方口径波导辐射器，其具有非常高的口径场利用效率；同时为了使馈线具有足够的空间布局、较低的插入损耗和良好的加工工艺性，本发明的天线合成网络采用异形扁波导功分分层形式。在合成网络中，通过方位方向上的幅度比例锥肖IJ，使天线方位方向图第一副瓣电平SLL满足_17dB设计要求。
[0014]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0015]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0016]图1:本发明的天线整体结构示意图；
[0017]图2:天线合成网络示图:
[0018]a)第一层合成网络，即图1所示A-A层剖视图
[0019]b)第二层合成网络，即图1所示B-B层剖视图
[0020]c)第三层合成网络，即图1所示C-C层剖视图
[0021]d)第四层合成网络，即图1所示D-D层剖视图
[0022]图3:微波暗室实测10.50GHz时E面归一化辐射方向图；
[0023]图4:微波暗室实测10.50GHz时H面归一化辐射方向图；
【具体实施方式】
[0024]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0025]本实施例的目的是提供一种高增益、低副瓣、低噪声、免调试、指向精准的低副瓣水平极化平板阵列天线，满足副瓣电平比主瓣电平低至少17dB指标要求，使得该天线可以应用于机场管制、低空空域监视等复杂电磁环境。而且天线结构简单、体积小巧，满足车载、机载或便携要求，同时具有成本低、免调试、便于批量生产等特点。
[0026]如图1所示，本实施例中的低副瓣水平极化平板阵列天线，包括辐射单元、馈线、馈电端口。根据波束宽度指标要求，本实施例中辐射单元采用16 X 2单元排列形式，方位方向16单元，俯仰方向2单元。辐射单元采用具有非常高的口径场利用效率的方口径波导辐射器。
[0027]同时为了使馈线具有足够的空间布局、较低的插入损耗和良好的加工工艺性，天线合成网络采用异形扁波导功分分层形式:
[0028]第一层合成网络在方位方向上用E-T接头将相邻辐射单元两两合成，得到16个合成端口，出口向后;第二层合成网络在俯仰方向上用H-T接头将第一层合成网络的16个合成端口两两合成，得到8个合成端口，出口向后;第三层合成网络在方位方向上用H-T接头按照设定的幅度比例将第二层合成网络的8个合成端口相邻两两合成，得到4个合成端口，从而在方位方向实现一定的幅度比例锥削，使天线方位方向图第一副瓣电平SLL满足-17dB设计使用要求，本实施例中对第二层合成网络的8个合成端口的降幅依次为:-4.5dB、-3dB、-1.5dB、0dB、0dB、-1.5dB、-3dB、-4.5dB;第四层合成网络将第三层合成网络的4个合成端口合成一个馈电端口且采用同轴探针底馈。
[0029]本实施例得到的低副瓣水平极化平板阵列天线的外形尺寸为398X100X68，尺寸单位均为mm，完全满足车载、机载或便携要求。微波暗室实测10.50GHz时E面、H面辐射方向图分别如附图3、图4所示，其中E面辐射方向图中:-3dB波束宽度:4.20°，-6dB波束宽度:5.77。，-1OdB波束宽度:7.14° ,左侧第一副瓣:-18.92dB，右侧第一副瓣:-19.40dB;H面辐射方向图中，_3dB波束宽度:29.57°，-6dB波束宽度:40.66°，-1OdB波束宽度:49.87°，左侧第一副瓣:-12.41dB，右侧第一副瓣:-11.74dB ；满足设计要求。
[0030]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种低副瓣水平极化平板阵列天线，其特征在于:包括若干辐射单元、馈线、馈电端P； 所述辐射单元采用方口径波导辐射器； 所述低副瓣水平极化平板阵列天线的天线合成网络采用异形扁波导功分分层形式:辐射单元之后的第一层合成网络在方位方向上将辐射单元两两合成;第二层合成网络在俯仰方向上将第一层合成网络的输出口两两合成;第三层合成网络在方位方向上按照设定的幅度比例将第二层合成网络的输出口两两合成;所述设定的幅度比例为在方位方向进行幅度比例锥削，从中间位置向两侧位置降幅逐渐增大;第四层合成网络将第三层合成网络的输出口合成一个馈电端口且采用同轴探针底馈。2.根据权利要求1所述一种低副瓣水平极化平板阵列天线，其特征在于:所述低副瓣水平极化平板阵列天线采用16 X 2辐射单元排列形式，方位方向16单元，俯仰方向2单元。3.根据权利要求2所述一种低副瓣水平极化平板阵列天线，其特征在于:第一层合成网络在方位方向上用E-T接头将相邻辐射单元两两合成，得到16个合成端口；第二层合成网络在俯仰方向上用H-T接头将第一层合成网络的16个合成端口两两合成，得到8个合成端口；第三层合成网络在方位方向上用H-T接头按照设定的幅度比例将第二层合成网络的8个合成端口相邻两两合成，得到4个合成端口；第四层合成网络将第三层合成网络的4个合成端口合成一个馈电端口且采用同轴探针底馈。4.根据权利要求3所述一种低副瓣水平极化平板阵列天线，其特征在于:第三层合成网络按照设定的幅度比例将第二层合成网络的8个合成端口相邻两两合成时，对第二层合成网络的8个合成端 口 的降幅依次为:-4.5dB、-3dB、-1.5dB、OdB、OdB、-1.5dB、-3dB、-4.5dB。
【文档编号】H01Q21/00GK106025574SQ201610487674
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】王崇惜, 邓淑英
【申请人】中国电子科技集团公司第三十九研究所