一种低剖面二维宽角扫描端射天线阵列的制作方法

本申请属于天线工程，特别涉及一种低剖面二维宽角扫描端射天线阵列。

背景技术：

1、随着天线工程技术的不断发展，先进的多功能雷达系统对相控阵天线提出了更高的要求：一是波束覆盖角域广，扫描盲区小；二是风阻小，不影响载机的机动性及隐蔽性。

2、传统相控阵雷达多采用边射阵形式的口面天线作为辐射端，为保证远距离探测精度，阵面在目标方向上需具备足够大的口径面积以实现所需要的高增益性能，当大角度扫描时，其过大的口径面将严重影响载体平台的气动特性和机动性。与之相比，端射阵天线辐射方向平行于阵面，其方向性系数并不受限于最大辐射方向上的口径尺寸，可用于调和辐射性能和载机气动性能之间的矛盾，对于提升载体平台工作效能和生存能力具有重要意义。目前端射天线阵列研究和应用多采用如八木天线、对周天线等定向性端射阵元，以一维边射阵形式组阵，进而形成可在方位面电扫描的端射波束。受限于阵元辐射方向图的高定向性，这种形式的天线阵列多存在方位面扫描范围小、阵面尺寸大等问题。对此，已有研究提出采用单极子等方位面全向辐射形式的天线作为阵元，可扩展方位面扫描范围，提高波束覆盖角域。但多存在剖面高度大，难以同平台共形集成的问题。尤其对于低频段天线，其过高的剖面尺寸将严重影响装载平台的气动性及机动性，难以投入工程应用。此外，已有端射天线阵列研究主要讨论方位面波束扫描设计，对于俯仰面扫描性能提升涉及较少，如何进一步扩展二维波束覆盖范围，提升天线作用角域，亟待进一步研究和探索。

3、因此，亟需一种技术方案来克服或减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供了一种低剖面二维宽角扫描端射天线阵列，以解决传统端射天线阵列多存在的剖面尺寸高、扫描范围受限的问题。

2、本申请的技术方案是：

3、一种低剖面二维宽角扫描端射天线阵列，包括：

4、平行设置的第一端射天线阵列以及第二端射天线阵列，所述第一端射天线阵列与所述第二端射天线阵列上按照阵列方式排布有朝向相反、等幅反相馈电的天线单元；

5、所述天线单元包括馈电金属柱、金属贴片、短路金属柱、弧形缝隙、介质基板、金属框架以及金属地板，其中，

6、所述金属框架设置在所述金属地板上；

7、所述介质基板呈矩形，设置在所述金属框架上；

8、所述金属贴片呈圆形，设置在所述介质基板上，所述金属贴片上开设有多个轴对称分布的所述弧形缝隙；

9、所述馈电金属柱位于所述天线单元的中心位置，所述馈电金属柱的一端穿过所述介质基板与所述金属贴片连接，另一端穿过所述金属地板；

10、所述短路金属柱包括三个，位于所述弧形缝隙的外侧，三个所述短路金属柱分别沿所述金属贴片的周向均匀排布，一端穿过所述介质基板与所述金属贴片连接，另一端与所述金属地板连接。

11、在本申请的至少一个实施例中，所述弧形缝隙在所述金属贴片上内外设置两圈，每圈沿所述金属贴片的周向均匀设置三个，内外两圈的所述弧形缝隙交错布置。

12、在本申请的至少一个实施例中，所述金属框架沿所述介质基板的四个角位置分别设置一个。

13、在本申请的至少一个实施例中，所述金属框架为l形角片形状。

14、在本申请的至少一个实施例中，所述第一端射天线阵列以及所述第二端射天线阵列上的各个所述天线单元采用0.3λ*0.3λ的矩形排布，λ为工作频点在自由空间的波长。

15、在本申请的至少一个实施例中，所述第一端射天线阵列以及所述第二端射天线阵列上的各个所述天线单元的剖面尺寸为0.04λ。

16、在本申请的至少一个实施例中，沿端射方向波束形成时，所述第一端射天线阵列以及所述第二端射天线阵列沿端射方向末尾行的天线单元均设置为虚元，其余天线单元设置为实元，激励幅度均匀分布，相邻天线单元之间激励相位差为0.6π，所述第一端射天线阵列与所述第二端射天线阵列等幅反相馈电。

17、在本申请的至少一个实施例中，沿方位面波束扫描时，所述第一端射天线阵列以及所述第二端射天线阵列沿扫描方向末尾行列的天线单元设置为虚元，其余天线单元设置为实元，激励幅度均匀分布，所述第一端射天线阵列的天线单元激励相位为0.6π×(icosφ+jsinφ)，其中，i、j为天线单元行列序号，φ为方位面波束指向角度，所述第一端射天线阵列与所述第二端射天线阵列等幅反相馈电。

18、在本申请的至少一个实施例中，上半空间波束扫描时，所述第二端射天线阵列的全部天线单元设置为虚元，所述第一端射天线阵列沿扫描方向末尾行列的天线单元设置为虚元，其余天线单元设置为实元，激励幅度均匀分布，所述第一端射天线阵列的天线单元激励相位为0.6π×(isinθcosφ+jsinθsinφ)，其中，θ为俯仰面波束指向角度。

19、在本申请的至少一个实施例中，下半空间波束扫描时，所述第一端射天线阵列的全部天线单元设置为虚元，所述第二端射天线阵列沿扫描方向末尾行列的天线单元设置为虚元，其余天线单元设置为实元，激励幅度均匀分布，所述第二端射天线阵列的天线单元激励相位为0.6π×(isinθcosφ+jsinθsinφ)。

20、发明至少存在以下有益技术效果：

21、本申请的低剖面二维宽角扫描端射天线阵列，设计紧凑型低剖面全向辐射阵元，可实现方位面全向扫描以及俯仰面大角度扫描，为提升雷达天线低风阻、大角域综合性能提供技术支撑。

1.一种低剖面二维宽角扫描端射天线阵列，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的低剖面二维宽角扫描端射天线阵列，其特征在于，所述弧形缝隙（4）在所述金属贴片（2）上内外设置两圈，每圈沿所述金属贴片（2）的周向均匀设置三个，内外两圈的所述弧形缝隙（4）交错布置。

3.根据权利要求2所述的低剖面二维宽角扫描端射天线阵列，其特征在于，所述金属框架（6）沿所述介质基板（5）的四个角位置分别设置一个。

4.根据权利要求3所述的低剖面二维宽角扫描端射天线阵列，其特征在于，所述金属框架（6）为l形角片形状。

5.根据权利要求4所述的低剖面二维宽角扫描端射天线阵列，其特征在于，所述第一端射天线阵列（8）以及所述第二端射天线阵列（9）上的各个所述天线单元采用0.3λ*0.3λ的矩形排布，λ为工作频点在自由空间的波长。

6.根据权利要求5所述的低剖面二维宽角扫描端射天线阵列，其特征在于，所述第一端射天线阵列（8）以及所述第二端射天线阵列（9）上的各个所述天线单元的剖面尺寸为0.04λ。

7.根据权利要求6所述的低剖面二维宽角扫描端射天线阵列，其特征在于，沿端射方向波束形成时，所述第一端射天线阵列（8）以及所述第二端射天线阵列（9）沿端射方向末尾行的天线单元均设置为虚元，其余天线单元设置为实元，激励幅度均匀分布，相邻天线单元之间激励相位差为0.6π，所述第一端射天线阵列（8）与所述第二端射天线阵列（9）等幅反相馈电。

8.根据权利要求7所述的低剖面二维宽角扫描端射天线阵列，其特征在于，沿方位面波束扫描时，所述第一端射天线阵列（8）以及所述第二端射天线阵列（9）沿扫描方向末尾行列的天线单元设置为虚元，其余天线单元设置为实元，激励幅度均匀分布，所述第一端射天线阵列（8）的天线单元激励相位为0.6π×(icosφ+jsinφ)，其中，i、j为天线单元行列序号，φ为方位面波束指向角度，所述第一端射天线阵列（8）与所述第二端射天线阵列（9）等幅反相馈电。

9.根据权利要求8所述的低剖面二维宽角扫描端射天线阵列，其特征在于，上半空间波束扫描时，所述第二端射天线阵列（9）的全部天线单元设置为虚元，所述第一端射天线阵列（8）沿扫描方向末尾行列的天线单元设置为虚元，其余天线单元设置为实元，激励幅度均匀分布，所述第一端射天线阵列（8）的天线单元激励相位为0.6π×(isinθcosφ+jsinθsinφ)，其中，θ为俯仰面波束指向角度。

10.根据权利要求9所述的低剖面二维宽角扫描端射天线阵列，其特征在于，下半空间波束扫描时，所述第一端射天线阵列（8）的全部天线单元设置为虚元，所述第二端射天线阵列（9）沿扫描方向末尾行列的天线单元设置为虚元，其余天线单元设置为实元，激励幅度均匀分布，所述第二端射天线阵列（9）的天线单元激励相位为0.6π×(isinθcosφ+jsinθsinφ)。