本發(fā)明涉及機(jī)載天線
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及機(jī)載雙頻段共口徑相控陣天線及布陣方法。
背景技術(shù)：
：近年來，隨著飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈等飛行器載體上的無線電電子設(shè)備的發(fā)展，使得機(jī)載天線的研究日益受到重視。相控陣天線以其功能獨(dú)特之處，在地面和海上防御的各種雷達(dá)之中發(fā)揮了重要作用。如果將之應(yīng)用于機(jī)載雷達(dá)，其波束控制靈活、可靠性高等優(yōu)勢也定能使飛機(jī)的作戰(zhàn)效能進(jìn)一步得以發(fā)揮。因此對機(jī)載相控陣天線的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。另一方面，機(jī)載天線特殊的工作環(huán)境，對機(jī)載天線的形狀與尺寸又提出了新的要求。共口徑天線可以把頻率不同的多個(gè)天線合理設(shè)計(jì)在同一口徑內(nèi)，在保持天線結(jié)構(gòu)緊湊的同時(shí)，還具有多頻工作的性能，是機(jī)載天線未來發(fā)展趨勢。基于這些優(yōu)點(diǎn)，共口徑相控陣天線的設(shè)計(jì)與研究對于機(jī)載天線實(shí)現(xiàn)高性能工作有著重要的意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明意的目的之一在于提供一種機(jī)載雙頻共口徑相控陣天線。本發(fā)明中的機(jī)載雙頻段共口徑相控陣天線，包括天線本體,天線本體包括上下層設(shè)置的共口徑微帶天線,微帶天線的天線單元由同軸探針饋電；微帶天線包括上層的s波頻段微帶天線和下層的uhf頻段微帶天線，s波頻段微帶天線含有介質(zhì)板ⅰ和貼片天線陣列，uhf頻段微帶天線包括介質(zhì)板ⅱ和介質(zhì)板ⅱ的輻射貼片，輻射貼片作為貼片天線陣列的金屬地板。進(jìn)一步地，介質(zhì)板ⅰ的相對介質(zhì)常數(shù)為2.65，厚度為7mm，長寬均為300mm。進(jìn)一步地，貼片天線陣列由2行2列的微帶貼片天線組成，各陣元長為51.4mm，寬為38.6mm，相鄰陣元水平間距為93.6mm，垂直間距為80mm。進(jìn)一步地，介質(zhì)板ⅱ的相對介質(zhì)常數(shù)為4.4，厚度為13mm，長寬均為300mm。進(jìn)一步地，輻射貼片長為270mm，寬為188mm。進(jìn)一步地，同軸探針為50ω的探針。本方案的技術(shù)優(yōu)勢是，s波段天線的電壓駐波比≤2的頻帶為2.2ghz±75mhz，阻抗帶寬約為6.8％；在該頻帶內(nèi)s頻段陣列天線增益可達(dá)14.4db；在掃頻角為20°時(shí)，頻掃增益可達(dá)13.5db；uhf頻段天線的電壓駐波比≤2的頻帶為350mhz±7mhz，阻抗帶寬達(dá)到4％，具有較好的表現(xiàn)，而且兩個(gè)頻段獨(dú)立工作，相互之間的影響較小，保證了雙頻段共口徑天線的良好工作。本發(fā)明的目的之二在于提供一種機(jī)載雙頻共口徑相控陣天線的布陣方法，包括以下步驟：s1：選擇介電常數(shù)為2.65，厚度為7mm，長和寬均為300mm的介質(zhì)材料作為介質(zhì)板ⅰ，在介質(zhì)板ⅰ的正面印制s頻段的貼片天線陣列；s2：選擇介電常數(shù)為4.4，厚度為13mm，長和寬均為300mm的介質(zhì)材料作為介質(zhì)板ⅱ，在介質(zhì)板ⅱ的正面印制uhf頻段的輻射貼片，反面附上接地板；s3：將介質(zhì)板ⅱ正面的輻射貼片與介質(zhì)板ⅰ的反面相貼，此時(shí)介質(zhì)板ⅱ的輻射貼片作為介質(zhì)板ⅰ的地板；s4：利用同軸探針對貼片天線陣列和輻射貼片饋電。進(jìn)一步，介質(zhì)板ⅰ的正面印制2行2列的貼片天線陣列。進(jìn)一步，印制的陣元長為51.4mm，寬為38.6mm，陣元水平間距為93.6mm，垂直間距為80mm。進(jìn)一步，印制的輻射貼片長為270mm，寬為188mm。本方案的布陣方法的優(yōu)勢在于：采用雙層的微帶天線實(shí)現(xiàn)了雙頻段天線的要求，同時(shí)，以下層的輻射貼片作為上層貼片天線陣列的地板，實(shí)現(xiàn)了天線的小型化，同時(shí)形成的共口徑相控陣天線阻抗帶寬、增益和隔離度都取得較好的結(jié)果。附圖說明圖1為本發(fā)明機(jī)載雙頻段共口徑相控陣天線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為上層的s波頻段微帶天線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為下層的uhf頻段微帶天線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖1的主視圖；圖5為uhf頻段微帶天線的電壓波比仿真結(jié)果的曲線圖；圖6為s波頻段微帶天線在電壓駐波比仿真結(jié)果的曲線圖；圖7為uhf頻段天線端口(端口5)與s頻段每個(gè)陣元端口的隔離度abss5n(m1點(diǎn))(其中abs為取絕對值，n為1，2，3，4)的仿真結(jié)果的曲線圖；圖8為s頻段陣列天線在中心頻率為2200mhz的時(shí)候的增益仿真結(jié)果圖；圖9為s頻段陣列天線在與圖8采用等幅同相饋電時(shí)在下邊頻率為2125mhz時(shí)候的增益仿真結(jié)果圖；圖10為s頻段陣列天線在與圖8采用等幅同相饋電時(shí)在上邊頻率為2275mhz時(shí)候的增益仿真結(jié)果圖；圖11為圖2中四個(gè)貼片單元擺放位置示意圖；圖12為s波頻段微帶天線在表一條件下仿真得到的中心頻率xoz面方向圖；圖13為s波頻段微帶天線在表二的條件下仿真得到的中心頻率xoz面方向圖；圖14為s波頻段微帶天線在表三的條件下仿真得到的中心頻率xoz面方向圖；圖15為s波頻段微帶天線在表四的條件下仿真得到的中心頻率xoz面方向圖。具體實(shí)施方式下面通過具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：說明書附圖中的附圖標(biāo)記包括：介質(zhì)板ⅰ1、貼片天線陣列11、第一貼片單元111、第二貼片單元112、第三貼片單元113、第四貼片單元114、介質(zhì)板ⅱ2、輻射貼片21。如圖1所示的機(jī)載雙頻段共口徑相控陣天線，包括天線本體,天線本體包括雙層設(shè)置的共口徑微帶天線,微帶天線的天線單元均由50ω同軸探針饋電；微帶天線包括上層的s波頻段微帶天線和下層的uhf頻段微帶天線，如圖2所示，s波頻段微帶天線含有相對介質(zhì)常數(shù)為2.65介質(zhì)板ⅰ1和貼片天線陣列11，介質(zhì)板ⅰ1長和高均為w3，w3＝300mm，貼片陣列為2行2列的微帶貼片單元陣列，各貼片單元的長l1＝51.4mm，寬w1＝38.6mm，陣元水平間距l(xiāng)2＝93.6mm，垂直間距w2＝80mm，通過控制陣元饋電相位實(shí)現(xiàn)波束掃描，各單元具體的擺放如圖11所示；圖如3所示，uhf頻段微帶天線包括介質(zhì)板ⅱ2和介質(zhì)板ⅱ2的輻射貼片21，輻射貼片21作為貼片天線陣列11的金屬地板，介質(zhì)板ⅱ2的相對介電常數(shù)為4.4，長和高均為w4，w4＝300mm，輻射貼片21的長l3＝270mm，寬w5＝188mm；如圖4所示，介質(zhì)板ⅱ2的厚度h1＝7mm，介質(zhì)板ⅱ2厚度h2＝13mm；如圖5-6所示，uhf頻段天線電壓駐波比≤2的頻帶為350mhz±7mhz，阻抗帶寬達(dá)到4％；s波段天線的電壓駐波比≤2的頻帶為2.2ghz±75mhz，阻抗帶寬約為6.8％；如圖7所示，uhf頻段天線端口(端口5)與s頻段每個(gè)陣元端口隔離度abss5n≥36.6db(m1點(diǎn))(其中abs為取絕對值，n為1，2，3，4)；如圖8-10所示，s頻段陣列天線等幅同相饋電時(shí)，在中心頻率2200mhz、下邊頻2125mhz以及上邊頻2275mhz時(shí)增益分別為14db、13.4db和14.4db(紅色部分)，即天線增益最高可達(dá)14.4db；由天線知識可知，對陣元進(jìn)行不同的相位輸入，可以實(shí)現(xiàn)陣列方向圖俯仰面掃描的目的，在此設(shè)置描相位差為130°。s頻段四個(gè)單元擺放位置如圖11所示，由于陣列掃頻方向圖及增益特性在中心頻率及上下邊頻處無較大差異，所以圖12-15中只給出了陣列方向圖不同偏向時(shí)，中心頻率處俯仰面(xoz面)方向圖。陣列方向圖偏向﹢x軸，四個(gè)單元初始饋電相位如表一所示，在此條件下仿真得到的中心頻率xoz面方向圖如圖12所示，其中xoz面方向圖偏向+x軸20°方向(m1點(diǎn))，最大輻射方向θ＝20°時(shí)增益為13.5db；表一單元1234掃描(饋電)相位130°130°0°0°陣列方向圖偏向-x軸，四個(gè)單元初始饋電相位如表二所示，在此條件下仿真得到的中心頻率xoz面方向圖如圖13所示，其中xoz面方向圖偏向-x軸20°方向(m1點(diǎn))，最大輻射方向θ＝-20°時(shí)增益為13.5db；表二單元1234掃描(饋電)相位0°0°130°130°陣列方向圖偏向﹢y軸，四個(gè)單元初始饋電相位如表三所示，在此條件下仿真得到的中心頻率yoz面方向圖如圖14所示，其中yoz面方向圖偏向+y軸20°方向(m1點(diǎn))，最大輻射方向θ＝20°時(shí)增益為12.1db；表三單元1234掃描(饋電)相位0°130°130°0°陣列方向圖偏向-y軸，四個(gè)單元初始饋電相位如表四所示，在此條件下仿真得到的中心頻率xoz面方向圖如圖15所示，其中yoz面方向圖偏向-y軸20°方向(m1點(diǎn))，最大輻射方向θ＝-20°時(shí)增益為12.2db。表四單元1234掃描(饋電)相位0°130°130°0°在此只給出本申設(shè)計(jì)的天線的主要性能參數(shù)，其與參數(shù)對天線性能的影響較小，在這里不作詳細(xì)討論。綜上所述，本發(fā)明中的雙頻段共口徑陣列天線中s頻段天線的電壓駐波比≤2的頻帶為2.2ghz±75mhz，阻抗帶寬約為6.8％，在該頻帶內(nèi)s頻段陣列天線增益可達(dá)14.4db，掃頻角為20°時(shí)，頻掃增益可達(dá)13.5db；uhf頻段天線的電壓駐波比≤2的頻帶為350mhz±7mhz，阻抗帶寬達(dá)到4％；uhf頻段天線端口(端口5)與s頻段每個(gè)陣元端口隔離度abss5n≥36.6db。因此，天線阻抗帶寬、增益和隔離度都取得較好的結(jié)果。以上所述的僅是本發(fā)明的實(shí)施例，方案中公知的具體結(jié)構(gòu)及特性等常識在此未作過多描述。應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明結(jié)構(gòu)的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍，這些都不會(huì)影響本發(fā)明實(shí)施的效果和專利的實(shí)用性。本申請要求的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以其權(quán)利要求的內(nèi)容為準(zhǔn)，說明書中的具體實(shí)施方式等記載可以用于解釋權(quán)利要求的內(nèi)容。當(dāng)前第1頁12