基于一分四方形子阵的圆极化阵列阵AoA天线

本发明属于天线，尤其涉及一种基于一分四方形子阵的圆极化阵列阵aoa天线。

背景技术：

1、宽带卫星通信取得了许多发展，圆极化相控阵因其高灵活性和可扩展性得到广泛应用。传统上，相控阵中的每个天线单元都电路模块相连，以实现相移和功率放大。然而高频段卫星通信所需相控阵中的天线单元尺寸进一步减小，导致电路模块放置空间不足。

2、人们提出了阵列阵aoa天线的架构可以减少收发电路模块数量，阵列阵中仍然具有完全填充的天线单元，具有更高的孔径效率。其中一类不规则子阵平铺结构，由于子阵形状不规则且排列复杂，使得馈电网络的设计和电路模块的有效放置具有挑战性，子阵列的不规则形状不利于大规模相控阵在毫米波段的可实现性。另一类保证了子阵的规则性，但是在子阵内加入了移相网络，移相网络的加入导致设计复杂性和额外的插入损。

3、随天线工作频率上升，单元尺寸减小，圆极化阵列阵中依靠圆极化天线单元实现宽带宽角扫描是一个巨大的挑战。现有针对毫米波频段以上的宽带圆极化天线主要集中在不扫描的阵列天线。

技术实现思路

1、为解决现有的技术问题，本发明提供了一种基于一分四方形子阵的圆极化阵列阵aoa天线。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种基于一分四方形子阵的圆极化阵列阵aoa天线，其特征在于，所述阵列阵aoa天线由若干个一分四方形子阵组成；

4、所述一分四方形子阵，包括2×2个辐射圆极化波的天线单元，各天线单元馈入电场的幅值相位相等；所述一分四方形子阵中，将各天线单元的辐射体进行一次相对旋转以提供内部相对相位；所述一分四方形子阵对应有四种内部相对相位，分别为内部相对相位b1、内部相对相位b2、内部相对相位b3、内部相对相位b4；采用优化算法得到所述阵列阵aoa天线中四种内部相对相位的排布方式；

5、按从左至右、从下至上的顺序将所述阵列阵aoa天线划分为4×4的模块，各模块中的四个一分四方形子阵的辐射体分别依次叠加0°、90°、180°、270°的二次相对旋转，同时四个一分四方形子阵的馈电端口分别依次叠加0°、90°、180°、270°的相位延迟，形成子阵级旋转馈电。

6、进一步地，所述优化算法为杂草入侵优化算法。

7、进一步地，所述辐射体的馈电点位于天线单元的中心位置，使得辐射体能够关于馈电点任意旋转而不用改变馈电网络。

8、进一步地，所述内部相对相位b1对应的四个辐射体的旋转状态为0°、60°、60°、120°；所述内部相对相位b2对应的四个辐射体的旋转状态为0°、-60°、-60°、-120°；所述内部相对相位b3对应的四个辐射体的旋转状态为0°、-60°、60°、0°；所述内部相对相位b4对应的四个辐射体的旋转状态为0°、60°、-60°、0°。

9、进一步地，所述一分四方形子阵中的各天线单元通过一分四功分器进行馈电。

10、本发明的有益效果是：

11、（1）本发明利用天线单元中辐射体的第一次旋转提供了一分四方形子阵内部所需要的相位差，简化了一分四功分器设计，降低了馈电网络的复杂度和损耗，同时还实现了圆极化的补偿、降低了交叉极化、提升了轴比；然后利用天线单元中辐射体的第二次旋转，结合一分四方形子阵馈电端口的相位延迟，实现了子阵级旋转馈电，从而进一步地实现了圆极化的补偿、降低了交叉极化、提升了轴比。

12、（2）本发明能够极大程度降低圆极化阵列阵的实现难度，同时极大程度的提升一分四方形圆极化阵列阵aoa天线的轴比，尤其对扫描状态下的轴比改善明显；同时具有扫描角度大以及可以低副瓣赋形的优势。

技术特征：

1.一种基于一分四方形子阵的圆极化阵列阵aoa天线，其特征在于，所述阵列阵aoa天线由若干个一分四方形子阵组成；

2.如权利要求1所述的一种基于一分四方形子阵的圆极化阵列阵aoa天线，其特征在于，所述辐射体的馈电点位于天线单元的中心位置，使得辐射体能够关于馈电点任意旋转而不用改变馈电网络。

3.如权利要求1或2所述的一种基于一分四方形子阵的圆极化阵列阵aoa天线，其特征在于，所述一分四方形子阵中的各天线单元通过一分四功分器进行馈电。

4.如权利要求3所述的一种基于一分四方形子阵的圆极化阵列阵aoa天线，其特征在于，所述优化算法为杂草入侵优化算法。

5.如权利要求4所述的一种基于一分四方形子阵的圆极化阵列阵aoa天线，其特征在于，所述内部相对相位b1对应的四个辐射体的旋转状态为0°、60°、60°、120°；所述内部相对相位b2对应的四个辐射体的旋转状态为0°、-60°、-60°、-120°；所述内部相对相位b3对应的四个辐射体的旋转状态为0°、-60°、60°、0°；所述内部相对相位b4对应的四个辐射体的旋转状态为0°、60°、-60°、0°。

技术总结
本发明公开了一种基于一分四方形子阵的圆极化阵列阵AoA天线，属于天线技术领域。该阵列阵AoA天线由若干个一分四方形子阵组成；所述一分四方形子阵包括2×2个辐射圆极化波的天线单元，将各天线单元的辐射体进行一次相对旋转以提供内部相对相位；将阵列阵AoA天线划分为4×4的模块，各模块中的辐射体分别叠加0°、90°、180°、270°的二次相对旋转，并在馈电端口叠加相应的相位延迟，形成子阵级旋转馈电。本发明利用辐射体的第一次旋转提供一分四方形子阵内部相位差，再利用辐射体的第二次旋转，结合馈电端口的相位延迟，实现了子阵级旋转馈电；本发明能够极大程度降低圆极化阵列阵的实现难度，同时极大程度的提升天线的轴比。

技术研发人员：程钰间,杨海宁,李诚佳,侯惠颖,何宗锐,吴亚飞,李廷军,王洪斌,赵明华
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：2024/5/12