一种Ka波段宽带宽角子阵级DBF阵列天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种Ka波段宽带宽角子阵级DBF阵列天线，天线的阵列呈八边形结构，八边形结构的阵列分为若干不相互交叉的非规则形状的子阵；在八边形结构的外围附加一圈寄生耦合阵元。优点：本实用新型专利技术采用了独特的八边形阵列构型，和不规则的子阵构型，有效降低了阵列副瓣，提高了子阵级DBF波束扫描范围；附加的寄生耦合阵元可以有效改善天线阵边缘单元的有源驻波特性。

【技术实现步骤摘要】
一种Ka波段宽带宽角子阵级DBF阵列天线
本技术涉及一种Ka波段宽带宽角子阵级DBF阵列天线，属于天线

技术介绍
Ka波段宽带宽角子阵级DBF阵列天线应用于通信、雷达、语音信号处理、医疗诊断等领域，是相关领域主要的核心技术和重要发展方向之一。通过对各通道信号进行数字化，可以实现灵活的波束控制，可以形成赋形波束和多波束，在不损失信噪比的前提下，可以同时实现多个可控并独立的波束形成。而子阵级阵列天线，通过将阵列划分为若干子阵，降低了硬件成本和工程难度，也大大降低了算法上的复杂度。因此，子阵级DBF阵列天线技术具有重要的研究价值和意义。目前国内外子阵级BDF阵列天线通常面临副瓣难以抑制，宽带情况下通道数难以做得比较多，难以实现宽角DBF波束覆盖范围等问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种Ka波段宽带宽角子阵级DBF阵列天线。为解决上述技术问题，本技术提供一种Ka波段宽带宽角子阵级DBF阵列天线，天线的阵列呈八边形结构，八边形结构的阵列分为若干不相互交叉的非规则形状的子阵；在八边形结构的外围附加一圈寄生耦合阵元。进一步的，所述八边形结构的阵列包括：若干在同一个平面沿横向和纵向排列的阵元，若干在同一个平面沿横向和纵向排列的阵元组成的阵列为正八边形阵列；横向排列的每列阵元个数和纵向排列的每列阵元个数均为偶数；横向排列的阵元之间的间距与纵行排列的阵元之间的间距为同一个间距；所述正八边形阵列沿横向和纵向的中心线分为左上阵列、左下阵列、右上阵列和右下阵列四个阵列，四个阵列中的每一个阵列分为若干非规则的子阵，四个阵列中的非规则的子阵关于横向中心线和竖向中心线均对称。进一步的，所述正八边形阵列包括12列横向排列的阵元和14列纵向排列的阵元，共128个阵元，横向排列的阵元的间距为5mm，纵向排列的阵元的间距为5mm。进一步的，所述子阵包括8个阵元，子阵中的每个阵元共享一套板卡。进一步的，每个所述阵列包括：一个第一子阵，为8个阵元分两行构成的2×4的矩形阵，其中，矩形阵的长边上的四个阵元为子阵中紧靠横向中心线的最外侧的四个阵元，矩形阵的短边上的两个阵元为平行竖向中心线最外侧的两个阵元；两个第二子阵，为8个阵元分三行三列构成的直角阵，其中一个直角阵的两个长边分别紧靠横向中心线和竖向中心线，另一个直角阵的一个长边靠近竖向中心线，另一个长边位于正八边形阵列的横向边上；一个第三子阵，由阵列中剩下的8个阵元组成。进一步的，所述八边形阵列的每一行或每一列阵元的两端外围都各延伸一个寄生耦合阵元，共计36个寄生耦合阵元。本技术所达到的有益效果：本技术采用了独特的八边形阵列构型，和不规则的子阵构型，有效降低了阵列副瓣，提高了子阵级DBF波束扫描范围；附加的寄生耦合单元可以有效改善天线阵边缘单元的有源驻波特性。附图说明图1是根据本专利技术实施例提供的一种Ka波段宽带宽角子阵级DBF阵列天线的结构示意图，图1中，从左到右，从上到下，对阵元进行了编号：1～168，同时，分别在阵列的横向和纵向两个维度作中线，分别作Y轴和Z轴，将整个阵列划分为轴对称且中心对称的4块区域；图2是根据本专利技术实施例提供的一种Ka波段宽带宽角子阵级DBF阵列天线的最终结构示意图；图3-1、3-2和3-3是根据本专利技术实施例提供的方位维子阵DBF立体方向图，其扫描角为(0°,0°)，分别包括和波束、俯仰差波束、方位差波束三幅子图；图4-1、4-2和4-3是根据本专利技术实施例提供的方位维子阵DBF立体方向图，其扫描角为(9°,0°)，分别包括和波束、俯仰差波束、方位差波束三幅子图；图5-1、5-2和5-3是根据本专利技术实施例提供的俯仰维子阵DBF立体方向图，其扫描角为(0°,9°)，分别包括和波束、俯仰差波束、方位差波束三幅子图；图6-1、6-2和6-3是根据本专利技术实施例提供的俯仰维子阵DBF立体方向图，其扫描角为(9°,9°)，分别包括和波束、俯仰差波束、方位差波束三幅子图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。需要说明的是，在本专利技术的描述中，术语“纵向”、“横向”、“边”、“内”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术，而不是要求本专利技术必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术描述中的术语“纵向”、“横向”、“边”、“内”分别指示了附图中的方向。其中，“纵向”指示图1中的Y轴方向，与方位维平行；“横向”指示图1中的Z轴方向，与俯仰维平行。如图1的一种Ka波段宽带宽角子阵级DBF阵列天线的结构示意图所示：128个单元组成的正八边形阵列由14×12个单元组成的矩形阵列删除阵列边缘多余的40个单元构成。如图2的一种Ka波段宽带宽角子阵级DBF阵列天线的最终结构示意图所示：包含14行13列共128个阵元组成的正八边形阵列；正八边形阵列又分为16个不规则子阵，各包含8个阵元；16个不规则子阵，关于Y轴和Z轴对称，每个象限有4个子阵，包含3种类型的子阵构型。所述的正八边形阵列中横向有14行，每行中的阵元间距为5mm；沿纵向为12列，每列中阵元间距为5mm；整个阵型关于横向轴对称、关于纵向轴对称。所述的非规则子阵构型，每个子阵由8个单元组成，8个单元共享一套板卡，整个八边形阵列构型共分为16个子阵。非规则子阵构型共包含3种构型，分别为：a)8个单元分两行，构成2×4的矩形阵；b)将a中矩形阵边上的一个单元，移到第三行，构成一个新的四边形阵列；c)将b中四边形再取一个单元移到第三行，构成一个六边形阵列。工作原理是：在后续信号处理时，每个子阵的8个单元依照式(1)实现模拟波束形成，输出为一路数字信号si。式中，sik代表第i个子阵中，第k个单元接收到的信号；aik代表第i个子阵中，第k个单元的幅度加权；φik代表第i个子阵中，第k个单元的相位加权。在信号处理机上，子阵间依照式(2)实现数字波束形成，得到为一路数字信号s。式中，sik代表第i个子阵接收到的信号；bi代表第i个子阵的幅度加权；φi代表第i个子阵的相位加权。式(1)与式(2)的差异在于，式1的幅相控制通过衰减器和移相器控制实现，式2的幅相控制直接通过信号处理机进行操作。作为本专利技术的优选实施例，如图3-1～图4-3，分别表示阵列在最高频点工作时，扫描角指向(0°,0°)、(9°,0°)的方位维子阵DBF立体方向图，包含和波束、俯仰差波束和方位差波束；图5-1～图6-3，分别表示扫描角指向(0°,0°)、(0°,9°)的俯仰维子阵DBF立体方向图，包含和波束、俯仰差波束和方位差波束。可以看到，子阵级DBF方位维、俯仰维有较宽的覆盖范围。本技术的优点：...

【技术保护点】
1.一种Ka波段宽带宽角子阵级DBF阵列天线，其特征在于，天线的阵列呈八边形结构，八边形结构的阵列分为若干不相互交叉的非规则形状的子阵；在八边形结构的外围附加一圈寄生耦合阵元。/n

【技术特征摘要】
1.一种Ka波段宽带宽角子阵级DBF阵列天线，其特征在于，天线的阵列呈八边形结构，八边形结构的阵列分为若干不相互交叉的非规则形状的子阵；在八边形结构的外围附加一圈寄生耦合阵元。


2.根据权利要求1所述的Ka波段宽带宽角子阵级DBF阵列天线，其特征在于，所述八边形结构的阵列包括：
若干在同一个平面沿横向和纵向排列的阵元，若干在同一个平面沿横向和纵向排列的阵元组成的阵列为正八边形阵列；
横向排列的每列阵元个数和纵向排列的每列阵元个数均为偶数；
横向排列的阵元之间的间距与纵行排列的阵元之间的间距为同一个间距；
所述正八边形阵列沿横向和纵向的中心线分为左上阵列、左下阵列、右上阵列和右下阵列四个阵列，四个阵列中的每一个阵列分为若干非规则的子阵，四个阵列中的非规则的子阵关于横向中心线和竖向中心线均对称。


3.根据权利要求2所述的Ka波段宽带宽角子阵级DBF阵列天线，其特征在于，所述正八边形阵列包括12列横向排列的阵元和14列纵向排列的阵元，共128个阵元，横向排列的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡梦中，李东明，张劲松，
申请(专利权)人：南京长峰航天电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32