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一种双圆极化振子单元及二维有源相控阵天线

阅读：270发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种双圆极化振子单元及二维有源相控阵天线专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种双圆极化振子单元及二维有源相控阵天线，该振子单元包括两个极化正交的振子和双圆极化器，所述振子包括两根馈电杆和两根振子臂，两根所述馈电杆外导体的一端分别连接有一根振子臂，两根所述馈电杆外导体的另一端分别与所述双圆极化器的外壳连接；两根所述馈电杆平行布置且其上的两根振子臂通过馈电线连接，两个所述振子中的一根所述馈电杆的内导体穿过所述外壳，与所述外壳内的双层金属带线连接；所述双层金属带线还与N型同轴接头连接，作为所述双圆极化器的输入端。本发明结构设计紧凑简单，且整体采用金属板线结构，具有可承受的功率容量高，雷达威力大的特点。，下面是一种双圆极化振子单元及二维有源相控阵天线专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种双圆极化振子单元，其特征在于，包括两个极化正交的振子和双圆极化器，所述振子包括两根馈电杆和两根振子臂，两根所述馈电杆外导体的一端分别连接有一根振子臂，两根所述馈电杆外导体的另一端分别与所述双圆极化器的外壳连接；两根所述馈电杆平行布置且其上的两根振子臂通过馈电线连接，两个所述振子中的一根所述馈电杆的内导体穿过所述外壳，与所述外壳内的双层金属带线连接；所述双层金属带线还与N型同轴接头连接，作为所述双圆极化器的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种双圆极化振子单元，其特征在于，所述双层金属带线构成
3dB定向耦合器。
3.根据权利要求1所述的一种双圆极化振子单元，其特征在于，所述双层金属带线之间由聚四氟乙烯块隔开并支撑在所述外壳的内部。
4.根据权利要求1所述的一种双圆极化振子单元，其特征在于，所述双层金属带线中的上层金属带线和下层金属带线的中间部分重合，两端部分分叉，其中，所述上层金属带线的两端设有用于穿入所述N型同轴接头的孔，所述下层金属带线的两端设有用于穿入所述内导体的孔。
5.根据权利要求1所述的一种双圆极化振子单元，其特征在于，所述双层金属带线呈曲折状结构。
6.根据权利要求1所述的一种双圆极化振子单元，其特征在于，两个所述振子十字交叉，呈伞状。
7.根据权利要求1所述的一种双圆极化振子单元，其特征在于，所述振子臂与连接该振子臂的馈电杆的夹角为57°。
8.根据权利要求1至7任一项所述的一种双圆极化振子单元，其特征在于，所述馈电杆的一端设有将所述馈电线密封的介质盖。
9.一种二维有源相控阵天线，包括如权利要求1至8任一项所述的一种双圆极化振子单元、天线框架和发射模块，所述双圆极化振子单元的N型同轴接头通过电缆与所述发射模块连接，所述双圆极化振子单元按照矩形栅格固定排列在所述天线框架的正面，所述发射模块固定在所述天线框架的背面。

说明书全文

一种双圆极化振子单元及二维有源相控阵天线

技术领域

[0001] 本发明涉及天线领域，具体涉及一种双圆极化振子单元及二维有源相控阵天线。

背景技术

[0002] 振子单元是低频阵列天线的重要组成部件，是用来把微波信号辐射到空中或接收空中微波信号的器件。在雷达系统中，双圆极化振子单元按照一定方式排列形成阵列，可以使雷达获得更多的目标信息。目前双圆极化振子单元主要形式是：由微带线构成的振子臂、馈电杆和圆极化器形式，这种形式的双圆极化振子单元承受的功率容量低、雷达威力小。

发明内容

[0003] 针对上述技术问题，本发明提供一种双圆极化振子单元及二维有源相控阵天线。

[0004] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种双圆极化振子单元，包括两个极化正交的振子和双圆极化器，所述振子包括两根馈电杆和两根振子臂，两根所述馈电杆外导体的一端分别连接有一根振子臂，两根所述馈电杆外导体的另一端分别与所述双圆极化器的外壳连接；两根所述馈电杆平行布置且其上的两根振子臂通过馈电线连接，两个所述振子中的一根所述馈电杆的内导体穿过所述外壳，与所述外壳内的双层金属带线连接；所述双层金属带线还与N型同轴接头连接，作为所述双圆极化器的输入端。

[0005] 本发明的有益效果是：结构设计紧凑简单，且振子和双圆极化器整体采用金属板线结构，可承受的功率容量高，能够增强使用该振子单元的雷达威力。

[0006] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

[0007] 进一步，所述双层金属带线构成3dB定向耦合器。

[0008] 进一步，所述双层金属带线之间由聚四氟乙烯块隔开并支撑在所述外壳的内部。

[0009] 进一步，所述双层金属带线中的上层金属带线和下层金属带线的中间部分重合，两端部分分叉，其中，所述上层金属带线的两端设有用于穿入所述N型同轴接头的孔，所述下层金属带线的两端设有用于穿入所述内导体的孔。

[0010] 进一步，所述双层金属带线呈曲折状结构。

[0011] 采用上述进一步方案的有益效果是，将双层金属带线设计成曲折状结构，能够节约空间。

[0012] 进一步，两个所述振子十字交叉，呈伞状。

[0013] 采用上述进一步方案的有益效果是，采用十字交叉伞型振子，能够改善双圆极化振子单元宽角扫描的轴比性能。

[0014] 进一步，所述振子臂与连接该振子臂的馈电杆的夹角为57°。

[0015] 进一步，所述馈电杆的一端设有将所述馈电线密封的介质盖。

[0016] 采用上述进一步方案的有益效果是，顶部馈电端用密封良好的介质盖防护，可以防止雨、雪等对馈电端的影响，使整个振子单元可以直接用于室外环境，环境适应性好。

[0017] 为实现上述发明目的，本发明还提供一种二维有源相控阵天线，包括上述的一种双圆极化振子单元、天线框架和发射模块，所述双圆极化振子单元的N型同轴接头通过电缆与所述发射模块连接，所述双圆极化振子单元按照矩形栅格固定排列在所述天线框架的正面，所述发射模块固定在所述天线框架的背面。附图说明

[0018] 图1为本发明实施例提供的一种双圆极化振子单元的侧视图；

[0019] 图2为本发明实施例提供的一种双圆极化振子单元的俯视图；

[0020] 图3为本发明实施例提供的双圆极化器的横截面的剖视图；

[0021] 图4为本发明实施例提供的一种二维有源相控阵天线的后视图；

[0022] 图5为本发明实施例提供的一种二维有源相控阵天线的侧视图；

[0023] 其中，附图标记如下所示：1-N型同轴接头，2-双圆极化器，3-馈电杆，4-振子臂，5-介质盖，6-内导体，7-金属带线，8-馈电线，9-天线框架，10-发射模块。

具体实施方式

[0024] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

[0025] 如图1、2所示，本发明实施例提供的一种双圆极化振子单元，包括2个极化正交的振子和双圆极化器2，所述振子包括两根馈电杆3和两根振子臂4，两根所述馈电杆3外导体的一端分别连接有一根振子臂4，两根所述馈电杆3外导体的另一端分别与所述双圆极化器的外壳连接；两根所述馈电杆3平行布置且其上的两根振子臂4通过馈电线8连接，，两个所述振子中的一根所述馈电杆3的内导体6穿过所述外壳，与所述外壳内的双层金属带线7连接；所述双层金属带线7还与N型同轴接头1连接，作为所述双圆极化器2的输入端。

[0026] 具体的，本发明实施例提供的一种双圆极化振子单元可工作在P波段，如图1所示，该双圆极化振子单元总高度186mm，振子臂4总长度284.5mm,在两个振子下方直接安装了金属带线结构的双圆极化器2，金属结构的振子和双圆极化器2能够承受1500W的输入功率要求。

[0027] 如图1所示，该双圆极化振子单元可采用十字交叉伞型振子，其中，振子臂4与馈电杆3夹角可设定为57°，其目的是改善圆极化单元宽角扫描的轴比性能，轴比测试值为1dB。十字交叉伞型振子是由两个极化正交的伞形振子组成，一个水平极化振子和一个垂直极化振子，如图2所示，每种极化的振子由排列在一条直线上的两根馈电杆3和两根振子臂4组成。水平极化振子形成水平极化波，垂直极化振子形成垂直极化波，水平极化振子和垂直极化振子分别馈电。当水平极化振子和垂直极化振子馈电幅度相等而相位相差90°时，在十字交叉振子的法向将形成圆极化波。实现馈电相位相差90°这一功能是双圆极化器2利用双层金属带线7构成的3dB定向耦合器实现的，它有两组输入输出端口，可以实现左旋圆极化和右旋圆极化，其中，连接N型同轴接头1的两个端口为输入端口，连接内导体6的两个端口为输出端口。四根十字交叉伞型振子臂4分别与四根馈电杆3外导体顶部焊接在一起，这四根馈电杆3外导体底部与双圆极化器2外壳焊接在一起，每个振子的两根馈电杆3中的一根馈电杆3的内导体6与双圆极化器2内的金属带线7连接，另一根馈电杆3的内导体6悬空，整个一起构成馈电辐射体，双圆极化器2的输入端为N型同轴接头1，它与双圆极化器2内的双层金属带线7连接。

[0028] 本发明实施例提供的一种双圆极化振子单元，结构设计紧凑简单，且振子和双圆极化器整体采用金属板线结构，相比于现有的双圆极化器所采用的由介质板和铜箔构成的微带线，具有可承受的功率容量高，雷达威力大的特点。

[0029] 可选地，在该实施例中，如图1、3所示，所述双层金属带线7之间由聚四氟乙烯块隔开并支撑在所述外壳的内部，可以防止双层金属带线7中的上下层金属带线发生接触而影响振子单元正常工作，并起到固定双层金属带线7的作用。

[0030] 可选地，在该实施例中，如图3所示，所述双层金属带线7中的上层金属带线和下层金属带线的中间部分重合，两端部分分叉，这里的分叉结构是通过将上层金属带线和下层金属带线的两端分别向不同方向弯折而形成的，在两端弯折的部分均有孔，其中，所述上层金属带线的两端设有用于穿入所述N型同轴接头1的孔，该孔作为双圆极化器的输入端，所述下层金属带线的两端设有用于穿入所述内导体6的孔，该孔作为双圆极化器的输出端。

[0031] 该实施例中，连接N型同轴接头1的两个端口为输入端口，连接内导体6的两个端口为输出端口，两路电磁波信号分别通过两个输入端口输入，经过双层金属带线7构成的3dB定向耦合器，使水平极化振子和垂直极化振子馈电幅度相等而相位相差90°，从而在振子的法向形成圆极化波，其中，3dB定向耦合器的运行原理属于现有技术，在此不作赘述。

[0032] 可选地，在该实施例中，如图3所示，所述双层金属带线7呈曲折状结构，将双层金属带线7设计成曲折状结构，具体可采用类U型结构，相比于完全展开的长条形结构，能够大大节约空间。

[0033] 可选地，在该实施例中，如图1所示，所述馈电杆3的一端设有将所述馈电线密封的介质盖5。

[0034] 该实施例中，在双圆极化振子单元的顶部馈电端用密封良好的介质盖5防护，可以防止雨、雪等对馈电端的影响，使整个振子单元可以直接用于室外环境，环境适应性好。

[0035] 如图4、5所示，本发明实施例提供一种二维有源相控阵天线，包括上述实施例中的双圆极化振子单元、天线框架9和发射模块10，所述双圆极化振子单元的N型同轴接头1通过电缆与所述发射模块10连接，所述双圆极化振子单元按照矩形栅格固定排列在所述天线框架9的正面，所述发射模块10固定在所述天线框架9的背面。需要发射的电磁波信号由发射模块通过电缆输入双圆极化振子单元的两个N型同轴接头形成两路，两路电磁波信号经过双层金属带线7构成的3dB定向耦合器，使水平极化振子和垂直极化振子馈电幅度相等而相位相差90°，从而在振子的法向形成圆极化波。

[0036] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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