频率扫描天线制造技术

本发明专利技术的实施例涉及收发射频能量的频率扫描天线，用于检测和监视基于地面的目标。在一种设置中，频率扫描天线具体实施为一种能够引导射频波束到关于该天线结构的多个不同角度的结构：该天线结构包括至少两个阵列天线和用于控制两个阵列天线能量输入的控制器，该阵列天线设置在天线结构内，使得天线结构能用所述两个阵列天线中的一个引导波束到第一角度，并能用所述两个阵列天线中的另一个引导波束到不同于所述第一角度的第二角度。由此在本发明专利技术的实施例中设置两个或更多个阵列天线以构成天线结构，并协调向天线结构的各个天线阵列的馈送，以使得各扫描区可结合以生成一个增强的总的扫描区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种频率扫描天线，尤其涉及一种特别地、但不是排他性地 地适用于检测和监视基于地面的目标的频率扫描天线。
技术介绍
频率扫描天线用于雷达系统，以扫描给定区域内出现的目标。如己知的，这样的频率扫描阵列可响应具有变化频率的输入信号而在角平面(angular plane)内引导波束。频率扫描阵列的特别例子包括如美国专利号US4868574 描述的蛇型波导，和如美国专利号US3290688描述的行波线天线。用于引导波束的其他机构包括机械装置，其包括在空间实际移动的天线， 或设置成在其传输或接收时引导辐射的相控天线阵列。这种机械雷达系统的 问题是其运行依赖物理部件和相关联的控制和移动部件。该部件的清单昂贵 且可要求相匹配的大功率电源。一组已知的电子装置组合是相控天线阵列，相控天线阵列向信号施加各 种相移，从而有效地引导所接收和传输的波束。这些电子装置通常用于RF 传感器和通信系统，这是因为它们不牵涉到天线的物理移动并能将波束快速 地从一个位置移动到下一位置。尽管装配有这种装置的雷达系统可提供极其 精确的目标位置的测量值，但是这些类型的电子装置的问题是适当的波束控 制常常要求几个电子部件阵列；而这增加了雷达系统的物理尺寸、复杂度和 成本。频率扫描阵列己经与在另一个平面内转动的移动部件结合，如美国专利 US4868574描述的。但是，这种结合的问题是它招致了常规机械扫描系统的 尺寸和成本缺陷，且性能方面不如相控天线系统精确。
技术实现思路
与频率扫描天线相关地， 一种特别高效的天线(就复杂度程度-相对低-以及性能-相对好而言)是行波天线。这种行波天线的应用如US5765098所 描述的，它描述了用于传输卫星系统中信号的单个天线阵列和用于接收卫星 系统中信号的单个天线阵列。但是，这种类型天线的问题是它随着频率变化 仅辐射相对窄的扫描角，这限制了可使用天线的扫描面积；因为相对适中的 扫描角通过卫星转换成了在接收点上的大角度范围，这种单个天线阵列对于 卫星系统之类应用来说由于高空而当然是完全可接受的。根据本专利技术一个方面，本专利技术人开发了一种用于收发射频能量并能够引 导射频波束到多个关于该天线结构的多个不同角度的频率扫描天线结构，该 天线结构包括至少两个阵列天线和用于控制所述两个阵列天线能量输入的控 制器，其中该阵列天线设置在所述天线结构内，使得所述天线结构能够采用 所述两个阵列天线中的一个引导波束到第一角度，并能够采用所述两个阵列 天线中的另一个引导波束到不同于所述第一角度的第二角度。这样在本专利技术的实施例中设置了两个或更多阵列天线以构成天线结构， 并协调向天线结构的各个天线阵列的馈送以使得各扫描区可结合，以生成一 个增强的总的扫描区域。在一种设置中天线结构设置成在多个非连接的角区 (angularregion)上引导波束，而在另一种设置中在连接的角区上引导波束。 上述天线结构能够方便地采用所述两个阵列天线中的一个在第一角度范围 (第一角区)上引导波束，并能采用所述两个阵列天线中的另一个在第二角 度范围(第二角区)上引导波束第一与第二角区不同，并选择性地提供大 于独立天线阵列可实现的角度范围的扫描区域。每个所述阵列天线方便地包括用于输入所述能量的输入装置，而控制器 设置成输入能量至各个阵列天线以便引导波束至所述第一和第二角度。更特 别地，每个输入装置设置成输入能量至各自阵列天线以在所述连接的或非连 接的角区上引导波束。在一种设置中，输入装置能与天线阵列的端部连接， 并在运行上与频率发生器相关联——如以上所描述的——以在多个不同频率 接收包含射频能量的信号，从而引导波束。优选地上述控制器设置成根据预定的顺序输入能量，以在所述第一和第 二角度上引导波束，该顺序例如包括，输入能量至第一天线阵列的第一端部， 输入能量至第二天线阵列的第一端部，输入能量至第二天线阵列的第二端部， 以及输入能量至第二天线阵列的第二端部。与天线结构本身的构造相关，上述天线结构可方便地以纵轴和垂直于所 述纵轴的横轴条件为其特征所述阵列天线中的第一个相对于所述横轴以所 述第一角度倾斜，而所述阵列天线中的第二个相对于所述横轴以所述第二角 度倾斜。另外，第一和第二阵列天线关于纵轴对称设置，并且所述阵列天线 值的每一个包括两个端部和两个侧部。在一种设置中，所述第二阵列天线的 侧部基本贴靠所述第一阵列天线的侧部，而在另一种配置中，第二阵列天线 的端部部分基本贴靠第一阵列天线的端部部分。扫描区域的范围取决于两个 阵列天线之间的物理关系，更具体地说，取决于各阵列天线对于横轴构成的 角度。在一种设置中，雷达系统的角度范围基本是80度，但其他角度是可能的，范围从60度为100度、120度，与天线结构内的天线阵列的各种配置相一致。另外天线结构可设置成包括多于两个的阵列天线，从而进一步增加雷 达系统的角度范围。在一种配置中，阵列天线值的每个包括网格结构和电介质基底。每个网 格结构可包括多个具体实施为微电路带(通常称作微带)的内连元件，并可 方便地设置在相应所述电介质基底的表面上，基底则依次由接地面支撑。网格结构可方便地以元件的各侧部和端部的长度为特征每个所述元件 包括具有各自长度的两个侧部和两个端部，所述侧部的长度大于所述端部的 长度。典型地，所述侧部的长度是所述第一频率与所述第二频率之间的中点 处的一个波长的数量级，而所述端部的长度是所述中点频率处的一个波长的 一半的数量级。每个网格元件具有特征宽度，并且在一种优选配置中，侧部 的网格宽度从网格中心到其每个端部逐渐地减小。因为阻抗与网格宽度成反 比，将可以理解的是这提供了控制天线阵列元件的阻抗的方便手段，且由此 导致了辐射图。本专利技术进一步的特征和优点将由本专利技术优选实施例的描述而变得明显， 以上本专利技术优选实施例的描述是参考附图仅以示例方式给出的。附图说明图1示出了根据本专利技术实施例的雷达系统部件方框示意图2a示出了图1所示的天线中采用的天线阵列的一个实施例的示意图2b示出了图1所示的天线中采用的天线阵列的另一个实施例的示意图3示出了天线结构的设计示意图，该天线结构包括图1所示雷达系统 中采用的图2a的天线阵列；图4a示出了对于给定输出频率，从图3的天线结构发出的辐射的示意图； 图4b示出了对于给定输出频率，从图3的天线结构发出的辐射的示意图； 图5示出了天线结构的设计示意图，该天线结构包括图1所示雷达系统中所用的图2b的天线阵列；图6示出了从图5的天线结构发出的辐射的示意图； 图7示出了根据专利技术另一个不同实施例的雷达系统的部件的方框示意 图；以及图8示出了替代的天线结构的设计示意图，该替代的天线结构包括图1 所示雷达系统中所用的图2a或图2b的天线阵列。本专利技术的几个部分和部件出现于一个以上的图中；为了清楚起见在所有 附图中将使用相同参考编号标识相同部分和部件。另外，某些部分通过编号 和一个或更多后缀指示，表明该部分包括一系列元件(每个后缀表明该系列 中的各元件)。为了清楚，当提及该系列本身时省略后缀，但当提及该系列 中各别的元件时则包括后缀。具体实施例方式图1示出本专利技术的实施例运行于其中的雷达系统1，雷达系统1包括电 源10、控制器12、和计算机14。电源10和计算机14设置成向控制器12提 供能源和运行控制。控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频率扫描天线结构，用于收发射频能量并能够引导射频波束到关于该天线结构的多个不同角度，该天线结构包括至少两个阵列天线和用于控制对所述两个阵列天线的能量输入的控制器，其中该阵列天线设置在所述天线结构内，使得所述天线结构能用所述两个阵列天线中的一个引导波束到第一角度，并能用所述两个阵列天线中的另一个引导波束到不同于所述第一角度的第二角度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷厄姆皮尔森，
申请(专利权)人：普莱斯泰克有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]