本發(fā)明涉及雷達(dá)天線領(lǐng)域，特別是一種基于一體化腔體的海上小型化低風(fēng)阻天線。

背景技術(shù)：

1、雷達(dá)天線具有將雷達(dá)發(fā)射機(jī)發(fā)射的射頻信號聚集成電磁波束，再將電磁波束輻射出去，并將照射到目標(biāo)后反射回的電磁波接收，交給雷達(dá)接收機(jī)。雷達(dá)的探測威力范圍、角度分辨力、測角精度等關(guān)鍵指標(biāo)均與天線性能有直接關(guān)系。

2、用于海上的雷達(dá)還需考慮海上較大的風(fēng)速帶來的影響，特別是當(dāng)船只航行方向與風(fēng)向方向相對時，相對風(fēng)速可達(dá)54m/s(100節(jié))，雷達(dá)工作時天線需以24轉(zhuǎn)/分鐘的速度進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)，傳統(tǒng)的雷達(dá)天線截面往往達(dá)到14cm，當(dāng)天線較大時，天線的風(fēng)阻系數(shù)較高，天線在旋轉(zhuǎn)過程中受到海風(fēng)的作用，會存在著如下方面的技術(shù)問題：

3、1、會使得天線劇烈抖動，造成角度方向的誤判，影響雷達(dá)的準(zhǔn)確度。

4、2、會顯著增加雷達(dá)伺服系統(tǒng)的功耗，減少雷達(dá)的機(jī)械壽命。

5、3、長時間的較大風(fēng)力作用會使得天線罩出現(xiàn)裂痕，一但裂痕使得罩內(nèi)滲水，天線及雷達(dá)將完全不能工作。

6、如果能將天線小型化，則可有效降低受力面積和天線的風(fēng)阻系數(shù)，顯著解決上述問題。另外，帶罩一體化的天線整體要實現(xiàn)小型化，不僅要減小天線金屬結(jié)構(gòu)的體積，還要減小天線罩的體積，提高罩內(nèi)的空間利用率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種基于一體化腔體的海上小型化低風(fēng)阻天線，該基于一體化腔體的海上小型化低風(fēng)阻天線的天線罩截面為圓形，直徑小于等于8cm，天線的小型化能降低風(fēng)阻，有效的解決了天線在海風(fēng)影響下劇烈抖動的問題，從而有效減少了天線的誤差，提高了雷達(dá)的準(zhǔn)確度，同時會降低雷達(dá)伺服系統(tǒng)的功耗，提高雷達(dá)的機(jī)械壽命，提升天線罩和天線的抗風(fēng)性。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、一種基于一體化腔體的海上小型化低風(fēng)阻天線，包括天線罩和內(nèi)置在天線罩中的一體化天線腔體。

4、天線罩為倒置的圓柱體。

5、一體化天線腔體包括一體化設(shè)置的饋電腔體和輻射腔體。

6、饋電腔體設(shè)置在輻射腔體的底面上，且設(shè)置有伸出天線罩外側(cè)的電連接口。

7、輻射腔體的縱截面為矩形，且其中一個豎向側(cè)面為主輻射面。

8、輻射腔體通過n塊水平布設(shè)的隔板，將自身沿垂直方向分隔為n+1個等距的輻射分腔；其中，n≥1。

9、主輻射面上設(shè)置有與n+1個輻射分腔一一對應(yīng)的n+1個輻射子陣面。

10、每個輻射子陣面均包括沿垂直方向等距布設(shè)的m個條狀槽陣列，每個條狀槽陣列均包括沿水平方向等距布設(shè)的若干個條狀槽。

11、輻射腔體縱截面的長寬比為0.9～1，從而形成為正方形或類正方形；天線罩的縱截面為圓形或類圓形；天線罩的直徑或長軸長度為輻射腔體縱截面對角線長度的1～1.05倍。

12、天線罩的直徑或長軸長度能達(dá)到8cm。

13、輻射腔體的四個邊角與天線罩相連接。

14、設(shè)相鄰輻射子陣面的中心距為d1，每個輻射子陣面均包含一個條狀槽陣列，每個條狀槽陣列中相鄰兩個條狀槽的間距為d，則d1≤2λ，0.25λ≤d≤0.75λ；其中，λ為電磁波在空氣中的波長。

15、饋電腔體通過通過功分器或探針耦合的方式將電磁波等分給n+1個輻射分腔。

16、輻射腔體還包括遠(yuǎn)離主輻射面的輻射連通腔；每塊隔板均水平布設(shè)，每塊隔板的一端均與主輻射面相連接，每塊隔板的另一端均指向輻射連通腔。

17、每個條狀槽均為長方形或腰形；設(shè)條狀槽與豎向方向的夾角為α，條狀槽寬度為b，條狀槽長度為c，則α＝1～20°，b＝1～3mm，c＝0.4λ～0.6λ。

18、通過調(diào)整α和c，能實現(xiàn)0.95°以下的波束寬度和-27db以下的副瓣電平。

19、天線罩材料為工程塑料。

20、本發(fā)明具有如下有益效果：

21、1、本發(fā)明同時具有小型化、風(fēng)阻低、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、易加工、成本低的特點。

22、2、本發(fā)明的天線波束寬度小于0.95°，能提高雷達(dá)的角度分辨力，提升了復(fù)雜天氣條件下導(dǎo)航性能的準(zhǔn)確性。

23、3、本發(fā)明的天線帶罩后的截面直徑為8cm，顯著小于傳統(tǒng)導(dǎo)航雷達(dá)天線的截面大小，大大降低了風(fēng)阻，解決了常規(guī)天線在海風(fēng)影響下劇烈抖動的問題，從而有效減少了天線的誤差，提高了雷達(dá)的準(zhǔn)確度，同時會降低雷達(dá)伺服系統(tǒng)的功耗和故障率，同時提升了天線罩的壽命以及雷達(dá)整機(jī)的質(zhì)量。

24、4、通過帶罩一體化仿真設(shè)計，充分考慮一體化設(shè)計同時天線波束寬度小于0.95°，副瓣電平小于-27db,具有易加工、成本低、風(fēng)阻低、性能好的特點。

25、5、以往的天線罩由于天線內(nèi)部結(jié)構(gòu)不規(guī)則以及罩體本身流線形的要求，常規(guī)的天線需要使用喇叭，而本專利中的天線為一體化的腔體，將電磁波分到兩個乃至數(shù)個腔體中進(jìn)行輻射，這些由兩個或若干個腔體分別同時輻射電磁波，在空間組陣形成的整個天線的輻射波形。這種方法在保證相同性能情況下，能使得天線的截面形狀保持一個方形，這樣可使用風(fēng)阻系數(shù)較低的圓形截面天線罩裝配在天線上，同時避免因內(nèi)部天線形狀不規(guī)則而導(dǎo)致罩形狀不得不變大。

技術(shù)特征：

1.一種基于一體化腔體的海上小型化低風(fēng)阻天線，其特征在于：包括天線罩和內(nèi)置在天線罩中的一體化天線腔體；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于一體化腔體的海上小型化低風(fēng)阻天線，其特征在于：輻射腔體縱截面的長寬比為0.9～1，從而形成為正方形或類正方形；天線罩的縱截面為圓形或類圓形；天線罩的直徑或長軸長度為輻射腔體縱截面對角線長度的1～1.05倍。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于一體化腔體的海上小型化低風(fēng)阻天線，其特征在于：天線罩的直徑或長軸長度能達(dá)到8cm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于一體化腔體的海上小型化低風(fēng)阻天線，其特征在于：輻射腔體的四個邊角與天線罩相連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于一體化腔體的海上小型化低風(fēng)阻天線，其特征在于：設(shè)相鄰輻射子陣面的中心距為d1，每個輻射子陣面均包含一個條狀槽陣列，每個條狀槽陣列中相鄰兩個條狀槽的間距為d，則d1≤2λ，0.25λ≤d≤0.75λ；其中，λ為電磁波在空氣中的波長。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于一體化腔體的海上小型化低風(fēng)阻天線，其特征在于：饋電腔體通過通過功分器或探針耦合的方式將電磁波等分給n+1個輻射分腔。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于一體化腔體的海上小型化低風(fēng)阻天線，其特征在于：輻射腔體還包括遠(yuǎn)離主輻射面的輻射連通腔；每塊隔板均水平布設(shè)，每塊隔板的一端均與主輻射面相連接，每塊隔板的另一端均指向輻射連通腔。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于一體化腔體的海上小型化低風(fēng)阻天線，其特征在于：每個條狀槽均為長方形或腰形；設(shè)條狀槽與豎向方向的夾角為α，條狀槽寬度為b，條狀槽長度為c，則α＝1～20°，b＝1～3mm，c＝0.4λ～0.6λ。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于一體化腔體的海上小型化低風(fēng)阻天線，其特征在于：通過調(diào)整α和c，能實現(xiàn)0.95°以下的波束寬度和-27db以下的副瓣電平。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于一體化腔體的海上小型化低風(fēng)阻天線，其特征在于：天線罩材料為工程塑料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了基于一體化腔體的海上小型化低風(fēng)阻天線，包括天線罩和內(nèi)置在天線罩中的一體化天線腔體；天線罩為倒置的圓柱體；一體化天線腔體包括一體化設(shè)置的饋電腔體和輻射腔體；輻射腔體的縱截面為矩形，且其中一個豎向側(cè)面為主輻射面；輻射腔體通過N塊隔板將自身沿垂直方向分隔為N+1個等距的輻射分腔；主輻射面上設(shè)置有與輻射分腔一一對應(yīng)的N+1個輻射子陣面；每個輻射子陣面均包括沿垂直方向等距布設(shè)的M個條狀槽陣列，每個條狀槽陣列均包括沿水平方向等距布設(shè)的若干個條狀槽。本發(fā)明天線帶罩截面直徑僅為8cm，迎風(fēng)面積較常規(guī)天線相比減小了43％，大大降低天線風(fēng)阻，提高天線在應(yīng)對海風(fēng)時的穩(wěn)定性，且波束寬度小于0.95°，副瓣電平小于?27dB。

技術(shù)研發(fā)人員：盛夕琛,陳楊,顧睿峰,陸小虎,張杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中船鵬力（南京）大氣海洋信息系統(tǒng)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26