本實(shí)用新型設(shè)計(jì)涉及的領(lǐng)域?yàn)殡娮有畔㈩I(lǐng)域，可用于雷達(dá)、通信、測(cè)控等增益較高，雙極化共用、定向性強(qiáng)的固定波束天線中，為一種高效率的大間距、低柵瓣、寬帶雙圓極化陣列天線，通過(guò)擴(kuò)展，還可用于電子波束掃描的圓極化相控陣天線。

背景技術(shù)：

在電子信息系統(tǒng)中，傳統(tǒng)陣列實(shí)現(xiàn)大間距低柵瓣的方式有多種，但每一種天線形式具有各自的特色和優(yōu)缺點(diǎn)，具體表現(xiàn)為以下特點(diǎn)：

1、大間距非周期排布陣列。采用大口徑的天線單元進(jìn)行非周期組陣，將天線單元波瓣的零深與天線陣列陣因子的柵瓣位置對(duì)齊，以進(jìn)行柵瓣抑制，這種方法在天線帶寬較窄時(shí)具有一定的優(yōu)勢(shì)，但天線的帶寬和柵瓣的水平受到天線口徑的限制，柵瓣抑制并不理想，且不利于實(shí)現(xiàn)寬帶圓極化信號(hào)。

2、不等尺寸單元組成的非周期陣。陣面上采用不同尺寸的單元，排列在同心圓環(huán)上，同一個(gè)圓環(huán)上的輻射單元具有相同的輻射尺寸。這種非周期陣列中采用了單元面積較大，方向性更強(qiáng)的單元，能獲得較高的單元增益，且能減少陣面所需要的單元數(shù)目。但是陣列不同部分采用不同的單元間距和不同尺寸的單元，對(duì)于大型陣列，其設(shè)計(jì)和建造會(huì)比較復(fù)雜。

3、隨機(jī)交錯(cuò)子陣組成的非周期陣。在該種陣面中，同一個(gè)子陣的所有單元以等間距規(guī)則排列。每個(gè)子陣實(shí)際結(jié)構(gòu)的選取利用了隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生技術(shù)，為陣列的排布引入了非周期性，子陣間距的選取使子陣中心構(gòu)成有規(guī)則的柵格。這種結(jié)構(gòu)減少了單元數(shù)目并抑制了柵瓣，口徑效率比較高。但這種陣列結(jié)構(gòu)中單元間距只有半個(gè)波長(zhǎng)，并且當(dāng)陣列規(guī)模很大時(shí)，劃分的子陣數(shù)目較多，這種隨機(jī)交錯(cuò)結(jié)構(gòu)可能會(huì)增加系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型具有完全不同于上述幾種圓極化寬波束陣列天線的實(shí)現(xiàn)思路，提供一種大單元間距條件下，實(shí)現(xiàn)寬帶雙圓極化平板陣列天線，并采用柵瓣抑制措施，可有效的抑制柵瓣，并能克服以上天線中存在的缺點(diǎn)。

為解決以上問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為：一種雙圓極化天線單元包括柵瓣抑制隔板4、雙極化輻射腔體5、臺(tái)階狀的圓極化隔板移相器3和天線輻射口6，天線輻射口6的底端與雙極化輻射腔體5相連接，雙極化輻射腔體5側(cè)壁的中心線上設(shè)置有圓極化隔板移相器3，圓極化隔板移相器3將雙極化輻射腔體5的饋電端口分成左旋圓極化饋電端口7和右旋圓極化饋電端口8；柵瓣抑制隔板4為十字交叉排布的金屬膜片，柵瓣抑制隔板4的中心線與天線輻射口6的中心線相重合，柵瓣抑制隔板4的邊緣包絡(luò)形狀與天線輻射口6的內(nèi)壁相同且固定連接在天線輻射口6的內(nèi)壁上部，柵瓣抑制隔板4的寬度與天線輻射口6的內(nèi)壁尺寸相同。

其中，所述的天線輻射口6為圓形或者方形的波導(dǎo)開(kāi)口，包括用于設(shè)置柵瓣抑制隔板4的上部和位于柵瓣抑制隔板4與雙極化輻射腔體5之間的過(guò)渡段，過(guò)渡段為錐形、階梯臺(tái)階狀或者圓矩形；用于設(shè)置柵瓣抑制隔板4的上部底端通過(guò)錐形過(guò)渡段、階梯臺(tái)階狀過(guò)渡段或者圓矩形過(guò)渡段與雙極化輻射腔體5相連接。

其中，所述的天線輻射口6的口面尺寸為1.0至2.5倍波長(zhǎng)；圓極化隔板移相器3的整體高度為1.0至2.0倍波長(zhǎng)。

其中，所述的柵瓣抑制隔板4通過(guò)螺接或者焊接方式固定連接在天線輻射口6的內(nèi)壁。

一種大間距低柵瓣寬帶雙圓極化平板陣列天線，包括m×n個(gè)雙圓極化天線單元2和饋電網(wǎng)絡(luò)，其中m，n均為大于1的自然數(shù)；所述的饋電網(wǎng)絡(luò)為雙層微帶、雙層E面波導(dǎo)或者雙層H面波導(dǎo)形式，每一層分別與左旋圓極化饋電端口7和右旋圓極化饋電端口8一一對(duì)應(yīng)相連接。

本實(shí)用新型相比背景技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型采用金屬波導(dǎo)有利于提高天線的效率。

2、本實(shí)用新型利用金屬隔板進(jìn)行移相，且圓極化端口可自由選擇，可根據(jù)不同的極化需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，軸比帶寬可覆蓋近2倍頻。

3、本實(shí)用新型在天線單元的口面加載十字金屬隔板，可實(shí)現(xiàn)良好的柵瓣抑制效果，有利于后端饋電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。

4、本實(shí)用新型天線單元輻射的口面可以是圓形或方形，雙極化輻射腔體到輻射口面的過(guò)渡可以是方錐形，方錐與方形結(jié)合，圓錐形或者階梯臺(tái)形等。

5、天線陣列的實(shí)現(xiàn)方式可多樣化，機(jī)械加工、焊接、注塑、鑄造等均可以實(shí)現(xiàn)該實(shí)用新型。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的一種大間距低柵瓣寬帶雙圓極化平板陣列天線兩維示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的一種大間距低柵瓣寬帶雙圓極化平板陣列天線俯視圖。

圖3是本實(shí)用新型的所示方錐與方形口面結(jié)合的單元示意圖。

圖4是本實(shí)用新型的所示方錐形輻射口面的單元示意圖。

圖5為本實(shí)用新型的所示圓矩形輻射口面的單元示意圖。

圖6為本實(shí)用新型的所示階梯臺(tái)形輻射口面的單元示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖1至圖6對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

參照?qǐng)D1至圖6，一種大間距低柵瓣寬帶雙圓極化平板陣列天線1，由m×n個(gè)雙圓極化天線單元2組成，其中m，n均為大于1的自然數(shù)。雙圓極化天線單元2包括雙極化輻射腔體5、圓極化隔板移相器3、柵瓣抑制隔板4、天線輻射口6、左旋圓極化饋電端口7和右旋圓極化饋電端口8；

圓極化隔板移相器3為一個(gè)臺(tái)階狀的金屬隔板，位于雙極化輻射腔體5側(cè)壁的中心線上，圓極化隔板移相器3的底邊與雙極化輻射腔體5的饋電端口面相交，其底邊長(zhǎng)度與饋電端口面的寬度相同；圓極化隔板移相器3將雙極化輻射腔體5的饋電端口分成左旋圓極化饋電端口7和右旋圓極化饋電端口8。

天線輻射口6為圓形或者方形的波導(dǎo)開(kāi)口，天線輻射口6的底端與雙極化輻射腔體5相連接，天線輻射口6的上部接有柵瓣抑制隔板4；柵瓣抑制隔板4與雙極化輻射腔體5之間為過(guò)渡段，過(guò)渡段為錐形、階梯臺(tái)階或者圓矩形。

柵瓣抑制隔板4為十字交叉排布的金屬膜片，柵瓣抑制隔板4通過(guò)螺接、焊接等方式與天線輻射口6的四壁進(jìn)行連接。

饋電網(wǎng)絡(luò)為雙層微帶、雙層E面波導(dǎo)或者雙層H面波導(dǎo)形式，每一層分別與左旋圓極化饋電端口7和右旋圓極化饋電端口8相連接。

天線輻射口6的口面尺寸為1.0至2.5倍波長(zhǎng)，被柵瓣抑制隔板4分為4個(gè)相同面積的部分，圓極化隔板移相器3的整體高度為1.0至2.0倍波長(zhǎng)。

以某頻段衛(wèi)星通信大間距平板陣列天線的設(shè)計(jì)為例，采用該實(shí)用新型技術(shù)后，可以顯著降低柵瓣，并能實(shí)現(xiàn)寬帶雙圓極化。設(shè)計(jì)的天線案例帶寬覆蓋1.5倍頻，單元形式選取如圖3的形式，天線輻射口6的口面尺寸為1.3波長(zhǎng)(低頻)到0.87波長(zhǎng)(高頻)，柵瓣抑制隔板4的高度為0.5波長(zhǎng)(低頻)到0.78波長(zhǎng)(高頻)，若采用傳統(tǒng)的陣列排布，則天線陣列合成的柵瓣在整個(gè)頻帶內(nèi)均大于-5dB；采用該技術(shù)后，低頻段的柵瓣低于陣列的第一副瓣，高頻段的柵瓣低于-12dB，同時(shí)天線陣列軸比特性在帶內(nèi)均小于1dB，因此采用該技術(shù)后大大改善了陣列波束性能。

工作原理

當(dāng)發(fā)射信號(hào)時(shí)，發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)雙層饋電網(wǎng)絡(luò)分別進(jìn)入左旋圓極化饋電端口7和右旋圓極化饋電端口8。其中，經(jīng)過(guò)左旋圓極化饋電端口7的信號(hào)，在波導(dǎo)腔內(nèi)傳輸，到達(dá)圓極化隔板移相器3時(shí)，將線極化信號(hào)轉(zhuǎn)化為左旋圓極化信號(hào)，由雙極化輻射腔體5輻射到天線輻射口6，經(jīng)過(guò)柵瓣抑制隔板4時(shí)，有效降低了大間距時(shí)的陣列柵瓣。經(jīng)過(guò)右旋圓極化饋電端口8的信號(hào)，在波導(dǎo)腔內(nèi)傳輸，到達(dá)圓極化隔板移相器3時(shí)，將線極化信號(hào)轉(zhuǎn)化為右旋圓極化信號(hào)，由雙極化輻射腔體5輻射到天線輻射口6，經(jīng)過(guò)柵瓣抑制隔板4時(shí)，有效降低了大間距時(shí)的陣列柵瓣。

當(dāng)接收信號(hào)時(shí)，空間來(lái)的圓極化極化信號(hào)到達(dá)天線輻射口6，經(jīng)過(guò)柵瓣抑制隔板4時(shí)，有效降低了大間距時(shí)的陣列柵瓣，經(jīng)過(guò)雙極化輻射腔體5中的圓極化隔板移相器3，左旋圓極化轉(zhuǎn)化為線極化，經(jīng)由左旋圓極化饋電端口7進(jìn)入其連接的饋電網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)左旋圓極化信號(hào)的接收功能。信號(hào)經(jīng)過(guò)雙極化輻射腔體5中的圓極化隔板移相器3，右旋圓極化轉(zhuǎn)化為線極化，經(jīng)由右旋圓極化饋電端口8進(jìn)入其連接的饋電網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)右旋圓極化信號(hào)的接收功能。