本實用新型涉及相控陣列天線技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶線饋電交叉十字縫雙圓極化線陣。

背景技術(shù)：

陣列天線廣泛應(yīng)用于機(jī)載、艦載、車載等移動通信領(lǐng)域，為滿足移動載體對風(fēng)阻的要求，要求陣列天線低剖面、小型化。低剖面平板天線實現(xiàn)形式有斜波束平板陣列和相控陣天線兩種，且都獲得了廣泛應(yīng)用，各有優(yōu)點。相控陣天線分一維電掃和兩維電掃，前者成本相對低廉，在移動衛(wèi)星電視領(lǐng)域，特別是在對天線增益要求較高時，一維電掃形式的價格優(yōu)勢更加明顯。這個時候組成相控陣的線陣單元就顯得特別重要。

地球上空的同步衛(wèi)星信號傳送方式大多為線極化，既有水平極化也有垂直極化，由于赤道上空的衛(wèi)星經(jīng)緯度與接收地經(jīng)緯度一般不相同，所以衛(wèi)星發(fā)出的水平或垂直極化波到達(dá)接收地后極化方向會發(fā)生變化，雙極化天線要實現(xiàn)極化跟蹤，不僅可以是雙線極化，而且可以是雙圓極化。目前的相控陣天線單元大多數(shù)不能實現(xiàn)雙圓極化，能實現(xiàn)雙圓極化的相控陣天線有兩種形式，一種是微帶形式，另一種是脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。微帶天線在Ku頻段的損耗較大，所以要么產(chǎn)品的規(guī)模較小，天線增益不高，要么采用混合饋電形式，后面幾級合成網(wǎng)絡(luò)采用波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。脊波導(dǎo)形式的天線需要兩種圓極化波導(dǎo)交替放置。上述兩種結(jié)構(gòu)形式的天線結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種能實現(xiàn)雙圓極化的帶線饋電交叉十字縫雙圓極化線陣，該線陣結(jié)構(gòu)簡單、成本低。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型提供了一種帶線饋電交叉十字縫雙圓極化線陣，所述線陣包括金屬腔和等寬度的第一金屬導(dǎo)帶，所述第一金屬導(dǎo)帶位于所述金屬腔內(nèi)部，所述金屬腔具有金屬腔上蓋板和金屬腔下底板，所述第一金屬導(dǎo)帶與所述金屬腔下底板平行放置，所述第一金屬導(dǎo)帶兩端向下彎曲并穿過所述金屬腔下底板，分別作為左旋饋電口和右旋饋電口，所述金屬腔上蓋板上均勻開設(shè)有兩個以上的交叉十字縫，所述金屬腔上蓋板的上方設(shè)置有微帶板，所述微帶板與所述交叉十字縫對應(yīng)的一側(cè)表面上設(shè)置有兩個以上的金屬貼片，所述金屬貼片和所述交叉十字縫一一對應(yīng)設(shè)置，任一所述金屬貼片的幾何中心在第一金屬導(dǎo)帶所在平面的垂直投影為中心投影，所述第一金屬導(dǎo)帶的軸線方向偏離所述中心投影。

由上述技術(shù)方案可知，所述第一金屬導(dǎo)帶位于所述金屬腔內(nèi)部，形成帶線傳輸線結(jié)構(gòu)，從帶線傳輸線的兩端都可以饋電，其中左旋饋電口可以實現(xiàn)左旋圓極化，右旋饋電口可以實現(xiàn)右旋圓極化，從而實現(xiàn)了雙圓極化。采用單帶線進(jìn)行饋電，兩端分別實現(xiàn)兩種圓極化，結(jié)構(gòu)簡單，降低了成本。

優(yōu)選的，所述交叉十字縫的兩個縫隙呈正、負(fù)45度方向垂直交叉放置。

優(yōu)選的，所述交叉十字縫的幾何中心與金屬貼片的幾何中心重合。

優(yōu)選的，所述金屬腔內(nèi)還設(shè)有另一與所述第一金屬導(dǎo)帶平行的第二金屬導(dǎo)帶，所述第二金屬導(dǎo)帶與所述第一金屬導(dǎo)帶位于同一平面內(nèi)，所述第二金屬導(dǎo)帶位于所述中心投影的另一側(cè)，且所述第一金屬導(dǎo)帶和第二金屬導(dǎo)帶關(guān)于中心投影對稱，所述第二金屬導(dǎo)帶兩端亦向下彎曲并穿過所述金屬腔下底板，分別作為左旋饋電口和右旋饋電口，所述第二金屬導(dǎo)帶的左旋饋電口和第一金屬導(dǎo)帶的右旋饋電口位于同一側(cè)。

優(yōu)選的，所述金屬腔內(nèi)還設(shè)有兩個以上介質(zhì)支撐塊，兩個以上所述介質(zhì)支撐塊固定于金屬腔上蓋板上，與金屬腔下底板留有縫隙，并包裹住所述第一金屬導(dǎo)帶和所述第二金屬導(dǎo)帶。

優(yōu)選的，所述第一金屬導(dǎo)帶由兩個以上長度相等的第一短金屬導(dǎo)帶拼接而成，所述第二金屬導(dǎo)帶由兩個以上長度相等的第二短金屬導(dǎo)帶拼接而成，所述第一短金屬導(dǎo)帶與所述第二短金屬導(dǎo)帶的長度亦相等，每一個所述第一短金屬導(dǎo)帶和所述第二短金屬導(dǎo)帶均有第一端和第二端，所述第一短金屬導(dǎo)帶的第一端和所述第二短金屬導(dǎo)帶的第二端位于同一側(cè)，所述第一端作為左旋饋電口，所述第二端作為右旋饋電口。

優(yōu)選的，所述線陣還包括低噪聲放大器，所述第一端和第二端均與所述低噪聲放大器的微帶線相連。

優(yōu)選的，兩個以上所述交叉十字縫之間等間距排列，兩個以上所述金屬貼片之間等間距排列。

優(yōu)選的，所述金屬貼片為方形。

優(yōu)選的，所述金屬腔為空氣腔。

本實用新型具有如下優(yōu)點：(1)本實用新型采用等寬度帶線形成行波陣，在線陣的兩端獲得兩個正交的圓極化，結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。

(2)一方面為了提高天線的效率，在Ku頻段采用空氣帶線的形式。另一方面為了克服行波陣波束指向在頻帶內(nèi)的變化對衛(wèi)星跟蹤的影響，本實用新型采用雙帶線結(jié)構(gòu)，利用介質(zhì)支撐塊實現(xiàn)慢波結(jié)構(gòu)，既滿足中心頻率指向法線方向的要求，又實現(xiàn)空氣帶線降低損耗的要求。對稱兩端等幅饋電實現(xiàn)幅度分布的均勻性，同時克服波束指向偏離的問題。故本實用新型所述線陣采用的雙饋電線使得指向角指向法線方向，有效保證天線在頻帶內(nèi)的指向角不變。

(3)當(dāng)帶寬要求與線陣規(guī)模相矛盾時，通過將線陣分段展寬帶寬的方法來解決。金屬導(dǎo)帶向下彎曲，保持相同結(jié)構(gòu)，在彎角處修正補(bǔ)償，薄片轉(zhuǎn)換成針結(jié)構(gòu)，穿過金屬腔下底板，實現(xiàn)與LNA微帶線的直接連接，故使得整個線陣的饋電效率非常高。通過在饋電端一體化結(jié)合LNA，使得天線的噪聲系數(shù)得到很好改善，簡化了合成網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，實現(xiàn)效率的最大化，降低噪聲系數(shù)。

附圖說明

圖1是本實用新型的一個實施例中第一金屬導(dǎo)帶和左、右旋饋電口的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型的一個實施例中第一金屬導(dǎo)帶、第二金屬導(dǎo)帶和金屬腔的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型的一個實施例中第一金屬導(dǎo)帶、第二金屬導(dǎo)帶和介質(zhì)支撐塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實用新型的一個實施例去掉微帶板和金屬腔上蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實用新型的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實用新型的一個實施例的天線駐波圖；

圖7是本實用新型的一個實施例的天線右旋極化方向圖；

圖8是本實用新型的一個實施例的天線左旋極化方向圖。

附圖中標(biāo)記符號的含義：

1-微帶板 2-金屬貼片 3-交叉十字縫 4-介質(zhì)支撐塊

5-第一金屬導(dǎo)帶/第二金屬導(dǎo)帶 6-金屬腔

7-左旋饋電口 8-右旋饋電口

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

本實用新型實施例提供的帶線饋電交叉十字縫(3)雙圓極化線陣包括金屬腔(6)和等寬度的第一金屬導(dǎo)帶(5)，所述第一金屬導(dǎo)帶(5)位于所述金屬腔(6)內(nèi)部，所述金屬腔(6)具有金屬腔(6)上蓋板和金屬腔(6)下底板，所述第一金屬導(dǎo)帶(5)與所述金屬腔(6)下底板平行放置，所述第一金屬導(dǎo)帶(5)兩端向下彎曲并穿過所述金屬腔(6)下底板，分別作為左旋饋電口(7)和右旋饋電口(8)，所述金屬腔(6)上蓋板上均勻開設(shè)有兩個以上的交叉十字縫(3)，所述金屬腔(6)上蓋板的上方設(shè)置有微帶板(1)，所述微帶板(1)的與所述交叉十字縫(3)對應(yīng)的一側(cè)表面上設(shè)置有兩個以上的金屬貼片(2)，所述金屬貼片(2)和所述交叉十字縫(3)一一對應(yīng)設(shè)置，任一所述金屬貼片(2)的幾何中心在第一金屬導(dǎo)帶(5)所在平面的垂直投影為中心投影，所述第一金屬導(dǎo)帶(5)的軸線方向偏離所述中心投影。所述金屬導(dǎo)帶與左旋饋電口(7)和右旋饋電口(8)的關(guān)系請參照圖1，其中5表示所述金屬導(dǎo)帶，7為左旋饋電口，8為右旋饋電口。

所述第一金屬導(dǎo)帶(5)位于所述金屬腔(6)內(nèi)部，即第一金屬導(dǎo)帶(5)位于空氣腔內(nèi)，形成帶線傳輸線結(jié)構(gòu)，從帶線傳輸線的兩端都可以饋電，其中左旋饋電口(7)可以實現(xiàn)左旋圓極化，右旋饋電口(8)可以實現(xiàn)右旋圓極化，從而實現(xiàn)了雙圓極化。該實施例采用第一金屬導(dǎo)帶(5)形成行波陣，可在線陣的兩側(cè)獲得兩個圓極化，結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)、成本低。

所述中心投影偏離所述金屬導(dǎo)帶的方向以及距離決定了圓極化的旋向以及圓極化軸比；正是因為這個特點，若金屬導(dǎo)帶的其中一端饋電為左旋圓極化，則另外一端饋電為右旋圓極化。

優(yōu)選的，所述金屬腔(6)上蓋板平行于金屬腔(6)下底板，此時所述第一金屬導(dǎo)帶(5)同樣平行于所述金屬腔(6)上蓋板。優(yōu)選的，所述金屬腔(6)為空氣腔。

優(yōu)選的，在本實用新型線陣的某些優(yōu)選實施例中，所述交叉十字縫(3)的兩個縫隙呈正、負(fù)45度方向垂直交叉放置。即兩個縫隙之間垂直交叉，但是每個縫隙的長度方向偏離金屬腔(6)長度方向的角度為±45°。

進(jìn)一步的，在本實用新型線陣的其他優(yōu)選實施例中，所述交叉十字縫(3)的幾何中心與金屬貼片(2)的幾何中心重合。

進(jìn)一步的，在本實用新型線陣的其他優(yōu)選實施例中，兩個以上所述交叉十字縫(3)之間等間距排列，兩個以上所述金屬貼片(2)之間等間距排列。即所述交叉十字縫(3)與金屬貼片(2)沿著帶線傳輸線方向等間距排列，所述交叉十字縫(3)和金屬貼片(2)等間距排列可以降低結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工難度。可選的，所述金屬貼片(2)為方形。

在實際應(yīng)用中，金屬導(dǎo)帶采用等寬度的金屬導(dǎo)帶。圓極化線陣是行波陣，方形金屬貼片(2)的尺寸與頻帶內(nèi)的輻射效率相關(guān)，可根據(jù)線陣的規(guī)模，即單元數(shù)來選擇方形貼片的尺寸。

優(yōu)選的，在本實用新型線陣的其他優(yōu)選實施例中，所述金屬腔(6)內(nèi)還設(shè)有另一與所述第一金屬導(dǎo)帶(5)平行的第二金屬導(dǎo)帶，所述第二金屬導(dǎo)帶與所述第一金屬導(dǎo)帶(5)位于同一平面內(nèi)，所述第二金屬導(dǎo)帶位于所述中心投影的另一側(cè)，且所述第一金屬導(dǎo)帶(5)和第二金屬導(dǎo)帶關(guān)于中心投影對稱，所述第二金屬導(dǎo)帶兩端亦向下彎曲并穿過所述金屬腔(6)下底板，分別作為左旋饋電口(7)和右旋饋電口(8)，所述第二金屬導(dǎo)帶的左旋饋電口(7)和第一金屬導(dǎo)帶(5)的右旋饋電口(8)位于同一側(cè)。即所述第一金屬導(dǎo)帶(5)和第二金屬導(dǎo)帶的軸線方向均偏離金屬貼片(2)的幾何中心，且兩個金屬導(dǎo)帶對應(yīng)分布于金屬貼片(2)的幾何中心的兩側(cè)。兩條金屬導(dǎo)帶沿金屬貼片(2)軸線呈鏡像關(guān)系，且沿傳輸方向相互平行。當(dāng)所述交叉十字縫(3)的幾何中心與金屬貼片(2)的幾何中心重合時，此中心投影也是交叉十字縫(3)的幾何中心在第一金屬導(dǎo)帶(5)所在平面的垂直投影。請參照圖2，其中3表示所述交叉十字縫(3)，第一金屬導(dǎo)帶(5)的右旋饋電口(8)和第二金屬導(dǎo)帶的左旋饋電口(7)位于同一側(cè)。

第一金屬導(dǎo)帶(5)與第二金屬導(dǎo)帶的同一側(cè)的端部饋電輻射正交的圓極化，第一金屬導(dǎo)帶(5)與第二金屬導(dǎo)帶的不相同一側(cè)的端部饋電輻射相同的圓極化。因為中心投影偏離所述金屬導(dǎo)帶的方向以及距離決定了圓極化的旋向以及圓極化軸比。因此在第一金屬導(dǎo)帶(5)和第二金屬導(dǎo)帶沿中心投影對稱分布的位置關(guān)系下，正是由于第一金屬導(dǎo)帶(5)和第二金屬導(dǎo)帶二者偏離中心投影的方向相反，因此兩個金屬導(dǎo)帶的處于同一方向的饋電端的旋向也相反。

因為行波陣的幅度分布前高后低，兩個位于不同側(cè)的端口等幅饋電，可以使得線陣的幅度分布更均勻，當(dāng)然因為兩根金屬導(dǎo)帶之間存在耦合，因此對交叉極化有一些影響。在實際應(yīng)用中，可以選擇在工作帶寬的中心頻率，端口饋電線陣的方向圖指向為法線方向，兩側(cè)的端口同時饋電，使得線陣的合成增益較高。不同側(cè)饋電可以保證合成波束的指向在頻帶內(nèi)不發(fā)生變化，以此可以克服行波陣波束指向在頻帶內(nèi)的變化對衛(wèi)星跟蹤的影響。

優(yōu)選的，在本實用新型線陣的其他優(yōu)選實施例中，所述金屬腔(6)內(nèi)還設(shè)有兩個以上的介質(zhì)支撐塊(4)，兩個以上所述介質(zhì)支撐塊(4)固定于金屬腔(6)上蓋板上，與金屬腔(6)下底板留有縫隙，并包裹住所述第一金屬導(dǎo)帶(5)和所述第二金屬導(dǎo)帶。

請參照圖3，所述第一金屬導(dǎo)帶(5)和第二金屬導(dǎo)帶上間隔一段距離放置介質(zhì)支撐塊(4)，一方面使介質(zhì)支撐塊(4)固定于金屬腔(6)中，另一方面，金屬導(dǎo)帶被介質(zhì)支撐塊(4)包裹，相當(dāng)于慢波結(jié)構(gòu)，可以在天線單元間距即金屬貼片(2)的間距小于一個波長的前提下，通過寬度不變的直的金屬導(dǎo)帶而實現(xiàn)信號的傳輸距離在兩個天線單元間恰好是一個工作波長。從而保證行波陣的波束指向為線陣的法線方向，同時避免出現(xiàn)柵瓣。

優(yōu)選的，在本實用新型的其他優(yōu)選實施例中，所述第一金屬導(dǎo)帶(5)由兩個以上長度相等的第一短金屬導(dǎo)帶拼接而成，所述第二金屬導(dǎo)帶由兩個以上長度相等的第二短金屬導(dǎo)帶拼接而成，所述第一短金屬導(dǎo)帶與所述第二短金屬導(dǎo)帶的長度亦相等，每一個所述第一短金屬導(dǎo)帶和所述第二短金屬導(dǎo)帶均有第一端和第二端，所述第一短金屬導(dǎo)帶的第一端和所述第二短金屬導(dǎo)帶的第二端位于同一側(cè)，所述第一端作為左旋饋電口(7)，所述第二端作為右旋饋電口(8)。

請一并參照圖4、圖5，當(dāng)線陣規(guī)模較大而帶寬要求也較高時，可以將線陣分成若干段。在本實施例中，將線陣分為兩段。即第一金屬導(dǎo)帶(5)由兩段長度相等的第一短金屬導(dǎo)帶拼接而成，第二金屬導(dǎo)帶由兩段長度相等的第二短金屬導(dǎo)帶拼接而成，所述第一短金屬導(dǎo)帶與所述第二短金屬導(dǎo)帶的長度亦相等。具體應(yīng)用中，相應(yīng)地金屬腔(6)也分成兩個單獨(dú)的腔體，即金屬腔(6)中設(shè)置有將腔體分成兩小腔體的橫板。即保證短金屬導(dǎo)帶與金屬腔(6)兩個側(cè)壁距離遵循原有的帶線結(jié)構(gòu)要求。

不同側(cè)饋電可以保證合成波束的指向在頻帶內(nèi)不發(fā)生變化，但很顯然其帶寬也受到限制，其合成增益決定于邊頻波束指向的偏離大小以及線陣自身的波束寬度，兩者共同決定了不同側(cè)波束的交點電平的大小。將線陣分成兩個部分，獨(dú)立的部分線陣的波束寬度增加了一倍，可以忍受的波束指向的偏離增加，因此線陣帶寬也相應(yīng)增加。

線陣分成兩個部分后，第一金屬導(dǎo)帶(5)和第二金屬導(dǎo)帶也各自分成兩個短金屬導(dǎo)帶，即處于左側(cè)金屬小腔體內(nèi)的上方的第一短金屬導(dǎo)帶，處于左側(cè)金屬小腔體內(nèi)的下方的第二短金屬導(dǎo)帶，以及處于右側(cè)金屬小腔體內(nèi)的上方的第一短金屬導(dǎo)帶，處于右側(cè)金屬小腔體內(nèi)的下方的第二短金屬導(dǎo)帶；由此第一金屬導(dǎo)帶(5)和第二金屬導(dǎo)帶均有四個端口，共八個端口，其中四個饋電端口輻射左旋圓極化，另外四個饋電端口輻射右旋圓極化，端口分布如圖5所示，處于左側(cè)金屬小腔體內(nèi)的上方的第一短金屬導(dǎo)帶的右端口和處于左側(cè)金屬小腔體內(nèi)的下方的第二短金屬導(dǎo)帶左端口為左旋饋電口(7)，處于左側(cè)金屬小腔體內(nèi)的上方的第一短金屬導(dǎo)帶的左端口和處于左側(cè)金屬小腔體內(nèi)的下方的第二短金屬導(dǎo)帶右端口為右旋饋電口(8)；處于右側(cè)金屬小腔體內(nèi)的上方的第一短金屬導(dǎo)帶的右端口和處于右側(cè)金屬小腔體內(nèi)的下方的第二短金屬導(dǎo)帶左端口為左旋饋電口(7)，處于右側(cè)金屬小腔體內(nèi)的上方的第一短金屬導(dǎo)帶的左端口和處于右側(cè)金屬小腔體內(nèi)的下方的第二短金屬導(dǎo)帶右端口為右旋饋電口(8)；所述第一短金屬導(dǎo)帶和第二短金屬導(dǎo)帶的各個端口同時饋電，左旋饋電口(7)輻射左旋圓極化信號，右旋饋電口(8)輻射右旋圓極化信號。

請參照圖4、圖5，在該實施例中，每一個短金屬導(dǎo)帶均被包裹11個介質(zhì)支撐塊(4)，22個介質(zhì)支撐塊(4)把金屬導(dǎo)帶分成24個段，每個段上方對應(yīng)的設(shè)置一個交叉十字縫(3)和一個金屬貼片(2)。第一金屬導(dǎo)帶(5)和第二金屬導(dǎo)帶沿傳輸方向平行，每條短金屬導(dǎo)帶的兩端垂直彎曲，在末端形成圓柱狀，在饋電端呈同軸形式。

優(yōu)選的，在本實用新型的某些優(yōu)選實施例中，所述線陣還包括低噪聲放大器，所述第一端和第二端均與所述低噪聲放大器的微帶線相連。即圖5所示的八個端口均與所述低噪聲放大器的微帶線相連。

為保證天線的效率，可以將LNA(低噪聲放大器)與線陣組合在一起，第一金屬導(dǎo)帶(5)和第二金屬導(dǎo)帶向下彎曲，變?yōu)閳A針，可直接穿過金屬腔(6)下底板后與LNA的微帶線焊接，帶線向下彎曲后，其帶線結(jié)構(gòu)不變，在彎角處進(jìn)行補(bǔ)償匹配。以此可以實現(xiàn)效率的最大化，降低噪聲系數(shù)。

如圖6所示為本實用新型實施例的帶線饋電交叉十字縫(3)雙圓極化線陣駐波；

如圖7所示為本實用新型實施例的帶線饋電交叉十字縫(3)雙圓極化線陣右旋極化方向圖；

如圖8所示為本實用新型實施例的帶線饋電交叉十字縫(3)雙圓極化線陣左旋極化方向圖。