專利名稱：L、s、c、x四頻段共孔徑天線模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種L、S、C、X四頻段共孔徑天線模塊。具體是天線模塊垂直方向上包括L/S、L/C和L/X三個雙波段共孔徑子模塊，三個子模塊組成四頻段共孔徑天線模塊；采用多層平面微帶天線構(gòu)成。本發(fā)明L、S、C、X四頻段共孔徑天線模塊既可獨立使用，也可在水平方向模塊化擴展成所需天線陣列。
二
背景技術(shù)：
由于新一代艦船功能需求的不斷提高，艦載雷達(dá)數(shù)目也不斷增加，這使得在艦橋和船桅上安裝了各種功能的天線設(shè)備，有的甚至多達(dá)一百多部。密集的天線和電子裝備導(dǎo)致艦船上層建筑空間十分緊張，布局和安裝非常困難；同時也顯著增大了紅外輻射和被敵方雷達(dá)探測的概率。為了達(dá)到多部雷達(dá)高度集成的效果，可以將多個雷達(dá)天線共用同一孔徑。共孔徑多波段雷達(dá)天線系統(tǒng)既可以滿足艦船雷達(dá)多個工作波段的要求，又可以節(jié)約空間資源，更適應(yīng)新的艦船集成環(huán)境。 國內(nèi)外已經(jīng)對多頻段共孔徑天線開展了廣泛研究并設(shè)計出多種形式的共孔徑天線形式，如美國馬薩諸塞州立大學(xué)的Pozar和加拿大Manitoba大學(xué)的Shafai都運用了在工作于低頻段的方形貼片上開孔的方法，將工作于高頻段的方形貼片天線置于低頻段開孔處下方，分別構(gòu)成了 L/C、L/X頻段的共孔徑雙頻雙極化微帶陣列。加拿大蒙特利爾航空公司的Pokuls提出了微帶貼片天線和印刷縫隙天線交錯放置形成的一個C/X頻段共孔徑雙頻雙極化微帶陣列。上海大學(xué)鐘順時教授研究組于2008年對上述雙波段雙極化天線陣的設(shè)計技術(shù)進(jìn)行了綜述(鐘順時，合成孔徑雷達(dá)的雙波段雙極化共孔徑天線陣技術(shù)，現(xiàn)代雷達(dá)，2009，31(11) 1-5)，并研究出S/X雙波段雙極化微帶振子/疊層貼片天線陣(專利申請?zhí)?01010275934. 8)和L/S/X三波段雙極化平面天線陣(專利申請?zhí)?01010275940. 3)。安徽大學(xué)和華東電子工程研究所于2010年聯(lián)合研制出了可一維掃描的雙波段共孔徑天線陣列饋源(Gao G. M. , Y. M. Zhang Y. M. , Li Ang, Zhao J. M. , ChengH. Shared-aperture Ku/Ka bands microstrip array feeds for parabolic cylindricalreflector，2010 International Conference on Microwave and Millimeter WaveTechnology(ICMMT2010)，Chengdu，China，2010 :1028-1030)。
三

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種L、S、C、X四頻段共孔徑天線模塊。該天線單元工作于L、S、C、X四個頻段，采用共孔徑技術(shù)設(shè)計，在水平方向可以模塊化擴展組成所需陣列。為了設(shè)計一種L、S、C、X四頻段共孔徑天線模塊，本發(fā)明的具體設(shè)計方案如下I、選用微帶縫隙作為L波段天線單元，選用微帶貼片作為S(C、X)波段天線單元；A、L波段天線共有三層輻射縫隙位于上層，饋線網(wǎng)絡(luò)位于輻射縫隙下方，中間用Rogers5880介質(zhì)支撐；在縫隙背面四分之一波長處為金屬反射板，起到抑制背向福射和安裝天線的作用；饋線網(wǎng)絡(luò)和金屬反射板之間用泡沫填充；
B、S頻段天線、C頻段天線和X頻段天線均為微帶貼片形式，采用偏置饋電方式降低貼片邊緣輸入阻抗；2、對垂直向的三個單元采用并聯(lián)方式饋電，降低饋電復(fù)雜度；3、采用共孔徑技術(shù)將S、C、X三個頻段的天線單元交錯放置在L頻段天線單元周圍；4、L、S、C和X頻段天線的陣元間距與其中心頻點波長的比值分別為0. 47,0. 54、0.49、0.61。L、S、C和X四頻段共孔徑天線模塊在水平方向的陣元數(shù)為L波段I個、S波段2個、C波段4個、X波段6個；垂直方向陣元數(shù)均為3個；
本發(fā)明微帶天線的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在下述幾個方面I、多層平面微帶結(jié)構(gòu)有利于實現(xiàn)L頻段天線和S (C、X)頻段天線共地設(shè)計，降低了四頻段共孔徑天線模塊的復(fù)雜程度；2、天線模塊工作于L、S、C、X四個頻段；采用共孔徑技術(shù)使得四頻段天線模塊的孔徑和單獨L波段天線孔徑相同，增加了工作頻段而不增加孔徑尺寸；3、可以沿著水平方向?qū)⑺念l段天線模塊組成任意規(guī)模的天線陣列；4、垂直方向L、S、C、X四個頻段天線單元數(shù)相同，這保證了垂直面內(nèi)各頻段輻射方向圖的波瓣寬度大致相等；水平陣元間距選擇較小的電尺寸，使天線模塊組成大型陣列時具有寬角掃描能力。
四


下面結(jié)合說明書附圖，通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。圖I是本發(fā)明L、S、C、X四頻段共孔徑天線模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明L、S、C、X四頻段共孔徑天線模塊的局部剖面3是本發(fā)明實施例I的天線單元布局結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實施例I的天線結(jié)構(gòu)圖
五
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。為了設(shè)計一種L、S、C、X四頻段共孔徑天線模塊，本發(fā)明的具體設(shè)計方案如下I、選用圖I所示微帶縫隙天線2作為L頻段單元形式；微帶貼片天線(3、4、5)作為s(c、x)頻段的單元形式；A、L波段天線共有三層L波段輻射縫隙2位于上層，饋線網(wǎng)絡(luò)6位于輻射縫隙下方，中間用ROgers5880介質(zhì)11支撐；在縫隙背面四分之一波長處為金屬反射板13，起到抑制背向輻射和安裝天線的作用；饋線網(wǎng)絡(luò)和金屬反射板之間用泡沫12填充；天線模塊的S、C和X波段天線共用同一介質(zhì)層10，介質(zhì)材料為介電常數(shù)為2. 65的聚四氟乙烯；L波段輻射縫隙所在金屬面充當(dāng)S、C和X波段天線的接地面；B、S頻段、C頻段和X頻段天線均為微帶貼片形式，采用偏置饋電點(7、8、9)的方式降低貼片邊緣輸入阻抗；2、天線在垂直方向不掃描，各頻段垂直向的三個單元均采用并聯(lián)方式饋電；調(diào)整饋線長度保證三單元同相饋電；
3、采用共孔徑技術(shù)將S、C、X三個頻段的天線單元交錯放置在L頻段天線單元周圍；并根據(jù)頻率比合理布局空間，使天線模塊上的單元分布大致均勻；4、天線各頻段的中心頻點為L波段(I. 27GHz)、S波段(2. 95GHz)、C波段(5. 3GHz)、X波段(9. 6GHz)。L、S、C和X頻段天線的陣元間距與它們中心頻點波長的比值分別為0. 47、0. 54、0. 49、0. 61,距離依次為dl = 110mm、ds = 55mm、dc = 27. 5mm、dx =18.4mm。L、S、C、X四頻段共孔徑天線模塊在水平方向的陣元數(shù)為L波段I個、S波段2個、C波段4個、X波段6個；垂直方向陣元數(shù)均為3個；實施例I :本發(fā)明的優(yōu)選實施例如圖3、4，是一個L、S、C、X四頻段共孔徑天線陣列，它可視為由三個所發(fā)明的四頻段共孔徑天線模塊組成。各頻段的中心頻率點為L波段(I. 27GHz)、S波段(2. 95GHz)、C波段(5. 3GHz)、X波段(9. 6GHz)。天線陣列在水平和垂直方向上的陣元間距相等，L、S、C、X四個頻段的陣元間距分別為dl = 110mm、ds = 55mm、dc = 27. 5mm、dx=18. 4mm。各頻段天線陣元間距與其中心頻點波長的比值分別為0. 47,0. 54,0. 49,0. 61。 在垂直方向上，L、S、C、X四個頻段均為3個單元。本發(fā)明效果如下共孔徑天線模塊工作于L、S、C、X四個頻段。天線模塊在不增加整個天線孔徑的前提下，增加了天線的工作頻段，提高了天線孔徑資源的利用效率。天線模塊可以像傳統(tǒng)的天線單元組陣一樣沿著水平方向組合成更大規(guī)模的天線陣列。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選方式對本發(fā)明所做的詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明具體實施僅限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做成若干簡單推演或替換，如組成大規(guī)模天線陣列時將陣列兩端部分天線模塊的高頻段單元去掉，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的發(fā)明保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種L、S、C、X四頻段共孔徑天線模塊，主要包括L頻段微帶縫隙天線和S、C、X頻段的微帶貼片天線，其特征在于 A、天線模塊工作于L、S、C、X四個頻段； B、四個頻段的天線單元采用共孔徑技術(shù)設(shè)計。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的L、S、C、X四頻段共孔徑天線模塊，其特征在于四頻段共孔徑天線模塊由L頻段天線單元及排布在其周圍的S、C和X波段天線單元組成，共包括I個L頻段線陣、2個S頻段線陣、4個C頻段線陣和6個X頻段線陣，各頻段線陣均為三個單元；四頻段天線模塊的孔徑與L頻段天線孔徑相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的L、S、C、X四頻段共孔徑天線模塊，其特征在于天線模塊便于沿一維方向擴展為大型天線陣列。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種L、S、C、X四頻段共孔徑天線模塊。特點是天線模塊工作于L、S、C和X四個頻段；利用共孔徑技術(shù)提高天線模塊孔徑利用效率，使天線模塊的孔徑與L頻段天線孔徑相同；天線模塊可以方便地擴展為大型陣列。本發(fā)明的L、S、C、X四頻段共孔徑天線模塊具有工作頻段多、天線模塊孔徑利用率高、便于擴展為大型天線陣列的特點，它既可獨立使用，也可在水平方向模塊化擴展成所需天線陣列。
文檔編號H01Q21/30GK102760942SQ201210243089
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者袁洪, 陳文俊, 高國明 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所