CN105846080B - 一种双圆极化波束控制倾斜非阵列口径天线及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双圆极化波束控制倾斜非阵列口径天线，包括基板、支撑杆、支撑座以及激励天线，本发明还提供一种双圆极化波束控制倾斜非阵列口径天线的实现方法，与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：可以不受机械结构的限制，因此可以实现很高的扫描速度，可以控制主波束倾斜较小的角度，因此可以实现很高精度的偏转。

Description

一种双圆极化波束控制倾斜非阵列口径天线及其实现方法

技术领域

本发明是一种双圆极化波束控制倾斜非阵列口径天线及其实现方法。

背景技术

1)机械扫描，利用电动马达驱动整个天线机械机构按照特定规律实现天线主波束倾斜扫描，并获取信号强度差，作为驱动天线运动方向的控制信号源。由于受到天线机械结构及自身重量、马达转束和电源功率等限制，方案比较笨重，扫描速度较低，精度较差。

2)单脉冲扫描，利用和差天线波导网络获取天线姿态信息，驱动天线。这种方式精度非常高，但是成本昂贵，需要高精度的跟踪接收机。

3)相控阵扫描，该方法通过阵列数量众多且精密的射频收发组件单元组件组成天线，通过控制特定单元的相位幅度，实现扫描波束。这种方式可以形成多个扫描波束，但是成本极其昂贵。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种双圆极化波束控制倾斜非阵列口径天线及其实现方法，以解决上述背景技术中提出的问题,本发明使用方便，便于操作，稳定性好，可靠性高。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种双圆极化波束控制倾斜非阵列口径天线，包括支撑杆、支撑座以及激励天线，所述激励天线通过支撑杆安装在支撑座上，所述激励天线主要由基板、口径天线、辐射器一、辐射器二、辐射器三以及辐射器四构成，所述口径天线安装在基板的内侧，所述基板上开设有固定孔，所述辐射器一上安装有接线端子，所述接线端子内部设置有引脚一、引脚二、引脚三以及引脚四；

所述辐射器一、辐射器二、辐射器三以及辐射器四圆周对称分布，分布半径为口径天线的半径，辐射器一、辐射器二、辐射器三以及辐射器四与口径天线之间绝缘，所述支撑杆贯穿固定孔连接激励天线，所述激励天线通过固定孔实现与支撑杆之间的固定连接；

一种双圆极化波束控制倾斜非阵列口径天线的实现方法，包括以下步骤：

步骤一,接线端子的引脚一、引脚二、引脚三以及引脚四连接辐射器一、辐射器二、辐射器三以及辐射器四，电压信号通过接线端子激励辐射器一、辐射器二、辐射器三以及辐射器四，在t0时刻，接线端子的引脚一、引脚二、引脚三以及引脚四都没有电压信号，辐射器一、辐射器二、辐射器三以及辐射器四均未被激励，没有对口径口径天线面上的辐射场与表面电流产生影响，口径天线的主波束方向是垂直于口径面的，没有偏转；

步骤二,在t1时刻，接线端子的引脚一上的开始有电压信号，引脚二、引脚三以及引脚四没有电压信号，此时，与引脚一连接的辐射器一开始工作，与引脚二、引脚三以及引脚四连接的辐射器二、辐射器三以及辐射器四均未被激励，辐射器一工作后，对邻近区域的口径天线部分面电流强度和场分布产生影响并使其减弱，而邻近辐射器二、辐射器三以及辐射器四的口径天线部分的面电流强度和场分布没有变化，此时，t1时刻的口径天线的主波束由于口径天线面电流和场分布的变化，发生偏转，偏转的方向与被施加电压信号的辐射器一在口径天线附近的偏置方向相反；

步骤三,在t2时刻，接线端子的引脚二上的开始有电压信号，引脚一、引脚三以及引脚四没有电压信号，此时，与引脚二连接的辐射器二辐射天线开始工作，与引脚一、引脚三以及引脚四连接的辐射器一、辐射器三、辐射器四均未被激励，辐射器二工作后，对邻近区域的口径天线部分面电流强度和场分布产生影响并使其减弱，而邻近辐射器一、辐射器三、辐射器四的口径天线部分的面电流强度和场分布没有变化，此时，t2时刻的口径天线的主波束由于口径天线面电流和场分布的变化，发生偏转，偏转的方向与被施加电压信号的辐射器二在口径天线附近的偏置方向相反；

步骤四,在t3时刻，接线端子的引脚三上的开始有电压信号，引脚一、引脚二以及引脚四没有电压信号，此时，与引脚三连接的辐射器三开始工作，与引脚一、引脚二以及引脚四连接的辐射器一、辐射器二以及辐射器四均未被激励，辐射器三工作后，对邻近区域的口径天线部分面电流强度和场分布产生影响并使其减弱，而邻近辐射器一、辐射器二以及辐射器四的口径天线部分的面电流强度和场分布没有变化，此时，t3时刻的口径天线的主波束由于口径天线面电流和场分布的变化，发生偏转，偏转的方向与被施加电压信号的辐射器三在口径天线附近的偏置方向相反；

步骤五,在t4时刻，接线端子的引脚四上的开始有电压信号，引脚一、引脚二以及引脚三没有电压信号，此时，与引脚四连接的辐射器四开始工作，与引脚一、引脚二以及引脚三连接的辐射器一、辐射器二以及辐射器三均未被激励，辐射器四工作后，对邻近区域的口径天线部分面电流强度和场分布产生影响并使其减弱，而邻近辐射器一、辐射器二以及辐射器三的口径天线部分的面电流强度和场分布没有变化，此时，t4时刻的口径天线的主波束由于口径天线面电流和场分布的变化，发生偏转，偏转的方向与被施加电压信号的辐射器四在口径天线附近的偏置方向相反。

进一步地，所述基板和口径天线边缘的相对高度差取为±10mm。

进一步地，所述接线端子通过引脚一连接辐射器一，所述接线端子通过引脚二连接辐射器二，所述接线端子通过引脚三连接辐射器三，所述接线端子通过引脚四连接辐射器四。

本发明的有益效果：本发明的一种双圆极化波束控制倾斜非阵列口径天线及其实现方法，本发明通过设定激励天线的频率实现主波束倾斜，可以不受机械结构的限制，因此可以实现很高的扫描束度，可以控制主波束倾斜较小的角度，因此可以实现很高精度的偏转。

本发明具有以下优点：

1)扫描速度快，根据载体平台的具体运动特性、路况或者海况，通过设定激励天线的频率。在能力范围内，可以实现极高的扫描束度。以本发明样机10Mhz主频情况下，可以实现100-200赫兹的扫描束度，实现稳定跟踪。

2)跟踪精度高，本发明实现倾斜波束扫描，可以实现0.1度的跟踪精度。通过设计特定尺寸的贴片天线，实现对主波束倾斜角度的控制。根据具体产品要求和倾斜角度需求，具体设计贴片天线。

3)成本低廉，本发明实现波束扫描，不需要电机和活动结构件，也不需额外的香味和幅度控制模块，也不需要昂贵的高精度跟踪接收机。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一种双圆极化波束控制倾斜非阵列口径天线的安装结构示意图；

图2为本发明一种双圆极化波束控制倾斜非阵列口径天线的A处放大图；

图3为本发明一种双圆极化波束控制倾斜非阵列口径天线的激励天线结构示意图；

图4为本发明一种双圆极化波束控制倾斜非阵列口径天线的激励天线俯视图；

图5为本发明一种双圆极化波束控制倾斜非阵列口径天线的B处放大图；

图中：1-固定孔、2-基板、3-接线端子、4-支撑杆、5-支撑座、6-口径天线、7-辐射器一、8-辐射器二、9-辐射器三、10-辐射器四、11-引脚一、12-引脚二、13-引脚三、14-引脚四。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：一种双圆极化波束控制倾斜非阵列口径天线，包括支撑杆4、支撑座5以及激励天线，激励天线通过支撑杆4安装在支撑座上5，激励天线主要由基板2、口径天线6、辐射器一7、辐射器二8、辐射器三9以及辐射器四10构成，口径天线6安装在基板2的内侧，基板2上开设有固定孔1，辐射器一7上安装有接线端子3，接线端子3内部设置有引脚一11、引脚二12、引脚三13以及引脚四14。

辐射器一7、辐射器二8、辐射器三9以及辐射器四10圆周对称分布，分布半径为口径天线6的半径，辐射器一7、辐射器二8、辐射器三9以及辐射器四10与口径天线6之间绝缘，支撑杆4贯穿固定孔连接激励天线，激励天线通过固定孔实现与支撑杆之间的固定连接。

一种双圆极化波束控制倾斜非阵列口径天线的实现方法，包括以下步骤：

步骤一,接线端子3的引脚一11、引脚二12、引脚三13以及引脚四14连接辐射器一7、辐射器二8、辐射器三9以及辐射器四10，电压信号通过接线端子3激励辐射器一7、辐射器二8、辐射器三9以及辐射器四10，在t0时刻，接线端子3的引脚一11、引脚二12、引脚三13以及引脚四14都没有电压信号，辐射器一7、辐射器二8、辐射器三9以及辐射器四10均未被激励，没有对口径天线6口径面上的辐射场与表面电流产生影响，口径天线6的主波束方向是垂直于口径面的，没有偏转；

步骤二,在t1时刻，接线端子3的引脚一11上的开始有电压信号，引脚二12、引脚三13以及引脚四14没有电压信号，此时，与引脚一11连接的辐射器一7开始工作，与引脚二12、引脚三13以及引脚四14连接的辐射器二8、辐射器三9以及辐射器四10均未被激励，辐射器一7工作后，对邻近区域的口径天线6部分面电流强度和场分布产生影响并使其减弱，而邻近辐射器二8、辐射器三9以及辐射器四10的口径天线6部分的面电流强度和场分布没有变化，此时，t1时刻的口径天线6的主波束由于口径天线6面电流和场分布的变化，发生偏转，偏转的方向与被施加电压信号的辐射器一7在口径天线6附近的偏置方向相反；

步骤三,在t2时刻，接线端子3的引脚二12上的开始有电压信号，引脚一11、引脚三13以及引脚四14没有电压信号，此时，与引脚二12连接的辐射器二8辐射天线开始工作，与引脚一11、引脚三13以及引脚四14连接的辐射器一7、辐射器三9、辐射器四10均未被激励，辐射器二8工作后，对邻近区域的口径天线6部分面电流强度和场分布产生影响并使其减弱，而邻近辐射器一7、辐射器三9、辐射器四10的口径天线6部分的面电流强度和场分布没有变化，此时，t2时刻的口径天线6的主波束由于口径天线6面电流和场分布的变化，发生偏转，偏转的方向与被施加电压信号的辐射器二8在口径天线6附近的偏置方向相反；

步骤四,在t3时刻，接线端子3的引脚三13上的开始有电压信号，引脚一11、引脚二12以及引脚四14没有电压信号，此时，与引脚三13连接的辐射器三9开始工作，与引脚一11、引脚二12以及引脚四14连接的辐射器一7、辐射器二8以及辐射器四10均未被激励，辐射器三9工作后，对邻近区域的口径天线6部分面电流强度和场分布产生影响并使其减弱，而邻近辐射器一7、辐射器二8以及辐射器四10的口径天线6部分的面电流强度和场分布没有变化，此时，t3时刻的口径天线6的主波束由于口径天线6面电流和场分布的变化，发生偏转，偏转的方向与被施加电压信号的辐射器三9在口径天线6附近的偏置方向相反；

步骤五,在t4时刻，接线端子3的引脚四14上的开始有电压信号，引脚一11、引脚二12以及引脚三13没有电压信号，此时，与引脚四14连接的辐射器四10开始工作，与引脚一11、引脚二12以及引脚三13连接的辐射器一7、辐射器二8以及辐射器三9均未被激励，辐射器四10工作后，对邻近区域的口径天线6部分面电流强度和场分布产生影响并使其减弱，而邻近辐射器一7、辐射器二8以及辐射器三9的口径天线6部分的面电流强度和场分布没有变化，此时，t4时刻的口径天线6的主波束由于口径天线6面电流和场分布的变化，发生偏转，偏转的方向与被施加电压信号的辐射器四10在口径天线6附近的偏置方向相反。

基板2和口径天线6边缘的相对高度差取为±10mm。

接线端子3通过引脚一11连接辐射器一7，接线端子3通过引脚二12连接辐射器二8，接线端子3通过引脚三13连接辐射器三9，接线端子3通过引脚四14连接辐射器四10。

本发明由于采用了芯片控制激励贴片天线，通过激励天线的接线端子3控制辐射器一7、辐射器二8、辐射器三9以及辐射器四10的工作状态，实现主波束倾斜，可以不受机械结构的限制，因此可以实现很高的扫描束度。本发明根据具体口径天线设计相应的天线，可以控制主波束倾斜较小的角度，因此可以实现很高精度的偏转。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种双圆极化波束控制倾斜非阵列口径天线，包括支撑杆、支撑座以及激励天线，其特征在于：所述激励天线通过支撑杆安装在支撑座上，所述激励天线主要由基板、口径天线、辐射器一、辐射器二、辐射器三以及辐射器四构成，所述口径天线安装在基板的内侧，所述基板上开设有固定孔，所述辐射器一上安装有接线端子，所述接线端子内部设置有引脚一、引脚二、引脚三以及引脚四；

所述辐射器一、辐射器二、辐射器三以及辐射器四圆周对称分布，分布半径为口径天线的半径，所述辐射器一、辐射器二、辐射器三以及辐射器四与口径天线之间绝缘，所述支撑杆贯穿固定孔连接激励天线，所述激励天线通过固定孔实现与支撑杆之间的固定连接，接线端子的引脚一、引脚二、引脚三以及引脚四连接辐射器一、辐射器二、辐射器三以及辐射器四。

2.根据权利要求1所述的一种双圆极化波束控制倾斜非阵列口径天线，其特征在于：所述基板和口径天线边缘的相对高度差取为±10mm。

3.根据权利要求1所述的一种双圆极化波束控制倾斜非阵列口径天线，其特征在于：所述接线端子通过引脚一连接辐射器一，所述接线端子通过引脚二连接辐射器二，所述接线端子通过引脚三连接辐射器三，所述接线端子通过引脚四连接辐射器四。

4.一种双圆极化波束控制倾斜非阵列口径天线的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一,接线端子的引脚一、引脚二、引脚三以及引脚四连接辐射器一、辐射器二、辐射器三以及辐射器四，电压信号通过接线端子激励辐射器一、辐射器二、辐射器三以及辐射器四，在t0时刻，接线端子的引脚一、引脚二、引脚三以及引脚四都没有电压信号，辐射器一、辐射器二、辐射器三以及辐射器四均未被激励，没有对口径口径天线面上的辐射场与表面电流产生影响，口径天线的主波束方向是垂直于口径面的，没有偏转；

步骤二,在t1时刻，接线端子的引脚一上的开始有电压信号，引脚二、引脚三以及引脚四没有电压信号，此时，与引脚一连接的辐射器一开始工作，与引脚二、引脚三以及引脚四连接的辐射器二、辐射器三以及辐射器四均未被激励，辐射器一工作后，对邻近区域的口径天线部分面电流强度和场分布产生影响并使其减弱，而邻近辐射器二、辐射器三以及辐射器四的口径天线部分的面电流强度和场分布没有变化，此时，t1时刻的口径天线的主波束由于口径天线面电流和场分布的变化，发生偏转，偏转的方向与被施加电压信号的辐射器一在口径天线附近的偏置方向相反；

步骤三,在t2时刻，接线端子的引脚二上的开始有电压信号，引脚一、引脚三以及引脚四没有电压信号，此时，与引脚二连接的辐射器二辐射天线开始工作，与引脚一、引脚三以及引脚四连接的辐射器一、辐射器三、辐射器四均未被激励，辐射器二工作后，对邻近区域的口径天线部分面电流强度和场分布产生影响并使其减弱，而邻近辐射器一、辐射器三、辐射器四的口径天线部分的面电流强度和场分布没有变化，此时，t2时刻的口径天线的主波束由于口径天线面电流和场分布的变化，发生偏转，偏转的方向与被施加电压信号的辐射器二在口径天线附近的偏置方向相反；

步骤四,在t3时刻，接线端子的引脚三上的开始有电压信号，引脚一、引脚二以及引脚四没有电压信号，此时，与引脚三连接的辐射器三开始工作，与引脚一、引脚二以及引脚四连接的辐射器一、辐射器二以及辐射器四均未被激励，辐射器三工作后，对邻近区域的口径天线部分面电流强度和场分布产生影响并使其减弱，而邻近辐射器一、辐射器二以及辐射器四的口径天线部分的面电流强度和场分布没有变化，此时，t3时刻的口径天线的主波束由于口径天线面电流和场分布的变化，发生偏转，偏转的方向与被施加电压信号的辐射器三在口径天线附近的偏置方向相反；

步骤五,在t4时刻，接线端子的引脚四上的开始有电压信号，引脚一、引脚二以及引脚三没有电压信号，此时，与引脚四连接的辐射器四开始工作，与引脚一、引脚二以及引脚三连接的辐射器一、辐射器二以及辐射器三均未被激励，辐射器四工作后，对邻近区域的口径天线部分面电流强度和场分布产生影响并使其减弱，而邻近辐射器一、辐射器二以及辐射器三的口径天线部分的面电流强度和场分布没有变化，此时，t4时刻的口径天线的主波束由于口径天线面电流和场分布的变化，发生偏转，偏转的方向与被施加电压信号的辐射器四在口径天线附近的偏置方向相反。