小口径连续波雷达阵面收发天线宽带高隔离度设计的制作方法

1.本发明涉及天线技术领域，具体为一种宽带高隔离度的小口径连续波雷达阵面收发天线。


背景技术：

2.小口径连续波雷达因其盲距小、抗城市强杂波能力强、识别强、成本低等特点广泛应用于各个领域，特别是在城市安防民用市场领域潜力巨大。同时，连续波雷达一直存在信号泄露问题，对于连续波雷达而言，信号泄露可能会造成收发通道隔离度恶化，若隔离度达不到要求，会使得雷达威力大大降低，甚至会导致接收通道信号饱和以致于雷达系统无法工作。对于此类问题，主要采用收发天线空间隔离技术来提高收发通道隔离度，使得动态范围能够满足雷达系统正常工作。然而小口径连续波雷达阵面收发天线间隔离度设计存在的主要问题是空间有限、收发天线间距较小等，因而，在宽带内实现较高的收发天线隔离度比较困难。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种宽带高隔离度的小口径连续波雷达阵面收发天线，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种宽带高隔离度的小口径连续波雷达阵面收发天线，包括接地板以及设置在接地板两端的发射天线和接收天线，所述接地板上设置有第一隔离板、第二隔离板以及第三隔离板，所述第一隔离板、第二隔离板相互平行设置在发射天线和接收天线之间，所述第三隔离板与第一隔离板、第二隔离板相互垂直设置，且第三隔离板设置在发射天线一侧；所述发射天线下侧设置有金属凸台，所述发射天线的phi为0的一侧靠近第一隔离板设置，所述接收天线的phi为0的一侧靠近第二隔离板设置。
5.优选的，所述发射天线和接收天线二者均为水平极化，且二者间距为四个波长距离。
6.优选的，所述发射天线为x波段的缝隙耦合贴片天线，整个天线由2
×
4个单元组成；所述发射天线包括上层的辐射单元和下层的带状线馈电部分，辐射单元与带状线馈电部分通过工字型耦合缝隙连接。
7.优选的，所述辐射单元呈矩形排列，单元之间因采用并联馈电形式且互不影响，中间辐射单元与两侧辐射单元功率分配比为2:1。
8.优选的，所述工字型耦合缝隙通过金属圆柱与发射天线底部的金属凸台相连。
9.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、在收发天线均为水平极化、间距仅为四个波长及布局不变情况下改善隔离度，提高雷达系统性能；2、提出了隔离板布局化优化隔离度，相较于传统的隔离板隔离技术，采用隔离板
布局化方式且综合考虑收发天线副瓣高低耦合的影响，以及利用金属凸台降低隔离板对发射天线方向图的影响，从而在宽带内可实现高隔离度；3、提出了通过降低收发天线副瓣方式实现隔离度改进。该设计基于副瓣加权的非等幅天线单元设计思路降低收发天线相邻一侧副瓣并通过隔离板布局化降低空间耦合及表抑制面波；4、该发明工作频带宽、隔离度高、实施简单、结构紧凑、易于装配。
附图说明
10.图1为本发明的布局示意图；图2为本发明的发射天线结构示意图；图3为本发明的辐射单元布局示意图；图4为本发明的工字型耦合缝隙图；图5为本发明的不等分馈电网络图；图6为本发明的发射天线俯视图；图7为本发明的收发天线宽带高隔离度仿真图；图中标号：1、接地板；2、发射天线；3、接收天线；4、第一隔离板；5、第二隔离板；6、第三隔离板；7、金属凸台；8、辐射单元；9、工字型耦合缝隙；10、带状线馈电部分。
具体实施方式
11.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
12.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
13.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
14.请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种宽带高隔离度的小口径连续波雷达阵面收发天线，包括接地板1以及设置在接地板1两端的发射天线2和接收天线3，所述接地板1上设置有第一隔离板4、第二隔离板5以及第三隔离板6，所述第一隔离板4、第二隔离板5相互平行设置在发射天线2和接收天线3之间，所述第三隔离板6与第一隔离板4、第二隔离板5相互垂直设置，且第三隔离板6设置在发射天线2一侧；所述发射天线2下侧设置有金属凸台7，所述发射天线2的phi为0的一侧靠近第一隔离板4设置，所述接收天线3的phi为0的一侧靠近第二隔离板5设置。
15.进一步的，所述发射天线2和接收天线3二者均为水平极化，且二者间距为四个波长距离。
16.进一步的，所述发射天线2为x波段的缝隙耦合贴片天线，整个天线由2
×
4个单元组成；所述发射天线2包括上层的辐射单元8和下层的带状线馈电部分10，辐射单元8与带状线馈电部分10通过工字型耦合缝隙9连接。
17.进一步的，所述辐射单元8呈矩形排列，单元之间因采用并联馈电形式且互不影响，中间辐射单元8与两侧辐射单元8功率分配比为2:1。
18.进一步的，所述工字型耦合缝隙9通过金属圆柱与发射天线2底部的金属凸台7相连。
19.工作原理：发射天线2和接收天线3分布在接地板1两端，二者均为水平极化，且二者间距为四个波长；金属凸台7位于发射天线2下方，使得收发天线垂直位置高度不同，对隔离度略有改善，同时降低隔离板对发射天线2方向图的影响；发射天线2与接收天线3之间依次放置第一隔离板4、第二隔离板5，第三隔离板6垂直于一隔离板4、第二隔离板5设置，且放置在发射天线2一侧；发射天线2的phi为0的一侧靠近第一隔离板4设置，接收天线3的phi为0的一侧靠近第二隔离板5设置。影响收发天线隔离度的主要原因是电磁耦合，在阵列不同端口之间有两种常见的耦合方式，分别是空间耦合和表面波耦合，而空间耦合主要是由收发天线副瓣产生经空间直线传播的电磁波造成的，因而可以采用降低收发天线相邻一侧的副瓣且由隔离板隔离方式来改善隔离度。
20.整个发射天线2由2
×
4个单元组成，该天线阵主要包括上层的辐射单元8和下层的带状线馈电部分10，通过工字型耦合缝隙9连接。上层的辐射单元8矩形排列，且单元之间因采用并联馈电形式而互不影响，改进后下层的带状线馈电部分10采用不等分馈电网络来降低天线副瓣。可以通过调节工字型耦合缝隙9来获取天线单元与馈线之间的匹配。不等分馈线网络可依据wilkinson功分网络设计，且相邻单元相位相反，中间辐射单元8与两侧辐射单元8功率分配比为2:1，在分支传输线与特性阻抗为50ω的传输线之间加一段四分之一波长传输线作为阻抗变换器来实现功率的分配。
21.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。