一种基于阵列单元方向图优化的机翼共形端射相控阵天线

本发明属于天线工程，涉及一种机翼共形的低剖面端射相控阵天线，尤其涉及一种新型的阵列单元方向图优化方法。

背景技术：

1、随着通信领域技术的不断发展，单个天线难以满足通信性能的要求。相控阵天线，顾名思义，首先是阵列天线，包含多个单元，按照一定的方式排列。相控是指对阵列中的每个天线单元的馈电相位按照一定的方式进行控制，以获得指定方向上的辐射波束，如果同时对天线单元的馈电幅度和相位进行控制，即可实现抑制副瓣、指定方向图形状或零陷等效果。相控阵天线由于能够在频域、空域上按需收发电磁波，在军/民用雷达、通信等无线系统中具有及其重要的应用价值。具有宽角扫描能力的相控阵天线，在全/准上半空间侦察雷达与通信系统中，能大大减少系统成本和体积、降低系统复杂性、提升系统综合性能。

2、相控阵天线的性能很大程度上由阵列单元的性能决定，因此天线单元对相控阵的性能起着决定性的作用。对于某些高增益阵列单元，其单元增益较高，波束宽度较窄，无法进行宽角扫描。为了克服上述单元波束宽度较窄的问题，本发明提出了一种结构简单，在改变单元结构尺寸较小的情况下，拓宽单元方向图，进而实现宽角扫描的天线阵列的方向图优化方法，并在此方法的基础上，设计了一款机翼共形的极低剖面端射相控阵天线，可广泛应用于机载平台、移动通信、卫星通信、雷达通信等多种无线通信系统。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出了一种优化阵列天线单元方向图的方法，并在此方法的基础上设计了一款机翼共形的低剖面端射相控阵天线。

2、本发明技术方案为：一种基于阵列单元方向图优化的机翼共形端射相控阵天线，该天线包括多条单元天线，每条单元天线输入端连接同轴馈线，输出端连接负载；每条单元天线包括两段单元结构，两段单元结构之间通过微带移相结构连接；所述每段单元结构包括依次连接的多片方形辐射贴片，相邻方形贴片之间通过微带线连接；各方形辐射贴片的结构为长方形，该长方形一侧的中间位置设置开口，该开口侧称为头端，开口侧对应的另一侧称为尾端，每条单元天线中相邻的方形辐射贴片的头端和尾段通过微带线顺次连接；微带线一端连接一个方形辐射贴片的尾端中间位置，微带线另一端连接另一个方形辐射贴片头端开口的底部，并不与开口的两侧边接触；所述每条单元天线中的第一个方形辐射贴片的头端开口的底部延伸出微带线，作为单元天线的输入端，最后一个方形辐射贴片的尾端中间位置延伸出微带线作为单元天线的输出端；

3、每个方形辐射贴片头端未开口处的边设置一个凸出于方形辐射贴片所在平面的弯折部，该弯折部的末端固定在金属机身上；所述方形金属贴片、微带线、微带移相结构都悬浮于金属机身上；

4、所述微带移相结构为形状为方波状的微带线，该方波状的微带线的一端连接其中一段单元结构的最后一个方形辐射贴片的尾端，另一端则连接另一段单元结构的第一个方形辐射贴片的头端开口的底部；

5、所述每条单元天线中的两段单元结构在机翼平面内各投影为一条直线，但这两条直线的夹角不等于180度。

6、进一步的，所述方形金属贴片、微带线、微带移相结构与金属机身之间填充介质层。

7、本发明天线完全依附于金属机身，占地体积更小，且具有良好的方向图，畸变小，有源驻波系数低。

技术特征：

1.一种基于阵列单元方向图优化的机翼共形端射相控阵天线，该天线包括多条单元天线，每条单元天线输入端连接同轴馈线，输出端连接负载；每条单元天线包括两段单元结构，两段单元结构之间通过微带移相结构连接；所述每段单元结构包括依次连接的多片方形辐射贴片，相邻方形贴片之间通过微带线连接；各方形辐射贴片的结构为长方形，该长方形一侧的中间位置设置开口，该开口侧称为头端，开口侧对应的另一侧称为尾端，每条单元天线中相邻的方形辐射贴片的头端和尾段通过微带线顺次连接；微带线一端连接一个方形辐射贴片的尾端中间位置，微带线另一端连接另一个方形辐射贴片头端开口的底部，并不与开口的两侧边接触；所述每条单元天线中的第一个方形辐射贴片的头端开口的底部延伸出微带线，作为单元天线的输入端，最后一个方形辐射贴片的尾端中间位置延伸出微带线作为单元天线的输出端；

2.如权利要求1所述的一种基于阵列单元方向图优化的机翼共形端射相控阵天线，其特征在于，所述方形金属贴片、微带线、微带移相结构与金属机身之间填充介质层。

技术总结
本发明公开了一种基于阵列单元方向图优化的机翼共形端射相控阵天线，属于天线领域。本发明通过将阵列单元分为两个或多个部分，在允许的空间范围内，合理的调整每段的摆放位置及角度，再通过在各个部分之间添加移向结构，改变阵列单元每部分获得的电磁信号的相位，进而实现优化单元方向图的目的。提出的机翼共形的低剖面端射相控阵天线，在原有的单元结构的基础上，使用此方法进行优化，显著的拓宽了单元方向图，使之可进行方位面上正负45°扫描，驻波较低，满足工程要求。

技术研发人员：屈世伟,王明扬,杨仕文
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12