本發明專利技術涉及一種陣列天線及其波束指向控制方法，是一種機械式相控掃描陣列天線及其波束指向控制方法，包括N根圓極化天線單元構成的天線陣列、功率分配器網絡和同軸線，每個圓極化天線單元都架設在一個旋轉設備上，通過旋轉設備的旋轉控制每個圓極化天線單元的角度姿態，以每個圓極化天線單元不同的角度姿態所對應的相位實現天線陣列的相位配置來控制天線陣列波束指向，實現天線陣列的相控波束掃描功能。本發明專利技術是基于設置圓極化天線單元自身角度姿態所攜帶的初始相位信息，通過天線陣列的相位配置實現相控的波束掃描。該設計能夠實現天線陣列的相控波束掃描，工作方式簡單靈活，可適應多種應用場合。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種陣列天線及其波束指向控制方法，具體的說是。
技術介紹
機械式相控掃描陣列天線是一種借助于機械控制圓極化天線單元的角度姿態，以其本身姿態所包含的初始相位信息，實現整個陣列的相位配置。功率分配器可以空間饋電 的形式，也可以強迫饋電的形式。該技術作為一種系統結構簡單、形式多樣可變、設計方便、實現方式多樣的天線陣列技術，在各種微波和天線系統中都可以廣泛應用。相控掃描陣列天線一般以電路的形式控制相位配置的方式實現波束指向控制，其電路復雜、造價高昂，而且相位的控制精度有限。對于反射陣列的一般不能實現相控波束掃描。在微波與天線系統中應用形式受限。現有的相控掃描陣列天線的實現波束指向控制的方法，主要以相位配置的實現方式進行區分。主要方式有模擬電壓直接控制相位偏移量、數字式控制的電壓控制相位偏移量、數字控制的相位偏移量以及機械位移或機械旋轉控制傳輸線長度或相對介電常數的方式實現相位偏移量。模擬或數字的電壓控制方式需要對應的微波電路和器件實現，因整個陣列的單元數多，所以成本很高；同時相位偏移量的精度有限，并與價格直接相關。機械位移或機械旋轉控制傳輸線長度或相對介電常數的方式一般的結構比較大，不適合在大規模的陣列中給每個單元配置。現有的相控掃描陣列天線已經得到廣泛的應用，但隨著技術進步與生產生活的需要，對相控的精度要求、天線陣列的安裝方式、造價等要求越來越高，同時滿足這幾方面的要求的很困難。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提供，結構簡便，造價成本較低，相位控制精度高的相控掃描陣列天線，以簡單的結構解決一般相控波束掃描陣列天線的復雜電路、相控精度有限、天線陣列形式不能任意設計、造價高昂等不足。本專利技術解決以上技術問題的技術方案是 一種機械式相控掃描陣列天線波束指向控制方法，所述機械式相控掃描陣列天線包括N根圓極化天線單元構成的天線陣列、功率分配器網絡和同軸線，每個圓極化天線單元都架設在一個旋轉設備上，通過旋轉設備的旋轉控制圓極化天線單元的角度姿態，以圓極化天線單元不同的角度姿態所對應的相位實現天線陣列的相位配置來控制天線陣列波束指向，實現天線陣列的相控波束掃描功能。機械式相控掃描陣列天線，包括N根圓極化天線單元構成的天線陣列、功率分配器網絡和端口連接的同軸線，同軸線包括一根輸入同軸線和N根輸出同軸線，N為大于等于I的整數，輸入同軸線和輸出同軸線都具有內導體和外導體，輸入同軸線和輸出同軸線都具有連接功率分配器的連接端和連接外部設備的信號端，圓極化天線單元具有信號輸入端；還包括N個旋轉設備，每個圓極化天線單元都架設在一個旋轉設備上，通過旋轉設備的旋轉控制每個圓極化天線單元的角度姿態；功率分配器網絡為強迫饋電工作方式的功率分配器，其具有內腔、位于內腔一側的輸入側金屬壁以及與輸入側金屬壁相對的位于內腔另一側的輸出側金屬壁，內腔內填充有介質；輸入同軸線的連接端外導體連接至功率分配器的輸入側金屬壁，輸入同軸線的連接端內導體穿過功率分配器內腔連接功率分配器的輸出側金屬壁；每一個圓極化天線單元的信號輸入端都連接一個輸出同軸線的連接端內導體，并穿過功率分配器內腔連接至功率分配器的輸入側金屬壁，各輸出同軸線的連接端外導體懸空。機械式相控掃描陣列天線，包括N根圓極化天線單元構成的天線陣列、功率分配器網絡和端口連接的同軸線，還包括N個旋轉設備，每個圓極化天線單元都架設在一個旋轉設備上，通過旋轉設備的旋轉控制每個圓極化天線單元的角度姿態；功率分配器網絡為空間饋電功率分配器網絡，空間饋電功率分配器網絡直接通過輻射以場耦合的方式與天線陣列的單元實現連接。圓極化天線單元的角度姿態，以其本身圓極化的工作方式，對相同的入射波體現與姿態所包含的初始相位信息，實現控制天線單元的角度姿態完成天線單元的相位控制。本專利技術進一步限定的技術方案是 前述的機械式相控掃描陣列天線波束指向控制方法，以天線陣列的某個圓極化天線單元為參考，其上下左右的相鄰圓極化天線單元的角度以相同的幅度依次遞增或遞減，實現天線陣列的相位配置，整個天線陣列的一種相位配置對應了天線陣列的一種波束指向，實現天線陣列的相控波束掃描功能。前述的機械式相控掃描陣列天線波束指向控制方法，獨立控制所有圓極化天線單元的角度姿態，通過配置不同的天線陣列相位分布，對應不同的天線陣列波束指向，實現天線陣列的相控波束掃描功能。前述的機械式相控掃描陣列天線波束指向控制方法，天線陣列同平面放置，圓極化天線單元的角度姿態全部相同，實現了同相位分布，對應了陣列法線方向的波束指向。前述的機械式相控掃描陣列天線波束指向控制方法，所有圓極化天線單元都是右旋圓極化天線單元，所有天線單元以等間隔排列成矩形陣列，每個天線單元與其上下左右相鄰的天線單元之間都間隔半波長，波長為圓極化天線單元工作頻率在自由空間中的波長，以矩形陣列左上角的那個天線單元的角度為參考，角度變化沿參考天線單元的右側和下方逐個進行，位于參考天線單元右側的每一個天線單元的角度都依次比位于其相鄰左側的那個天線單元的角度順時針多轉30度，位于參考天線單元下方的每一個天線單元的角度都依次比位于其相鄰上方的那個天線單元的角度順時針多轉30度，用以實現相位向右向下偏離法線方向的相位分布，對應的天線波束指偏離法線向右向下的方向。本專利技術的有益效果是 本專利技術采用基于機械控制的圓極化天線角度姿態的方式實現相控波束掃描，無需采用價格相對高昂的有源電路，只采用機械角度控制的方式，以較低的成本、以多種具體的功率分配器電路形式、以任意的天線陣列的布置形式，可以大大擴展相控波束掃描陣列天線的應用領域。本專利技術采用機械控制的圓極化天線角度姿態的方式控制天線單元的相位，可以實現遠高于一般相控陣相位控制精度。本專利技術采用機械控制的圓極化天線角度姿態的方式控制天線單元的相位，以機械旋轉設備代替微波有源電路，可以以較低成本實現相控工作方式。本專利技術采用機械控制的圓極化天線角度姿態的方式控制天線單元的相位，對功率分配器網絡的結構形式與電路形式沒有具體的要求，從而大大提升了該技術的應用領域；同時以天線單元的相位單獨控制，對天線陣列的排布形式沒有要求，天線陣列結構可以簡單靈活設計，可適應多種應用場合。附圖說明圖I是本專利技術的圓極化天線單元示意圖。圖2是本專利技術的天線單元及旋轉設備結構示意圖。 圖3是本專利技術的天線陣列結構示意圖。圖4是本專利技術實施例I空間饋電功率分配網絡結構示意圖。圖5是本專利技術實施例2強迫饋電功率分配網絡結構示意圖。具體實施例方式實施例I 本實施例的機械式相控掃描陣列天線，結構如圖4所示，包括N根圓極化天線單元111、112、···11Ν構成的天線陣列、功率分配器網絡13和端口連接的同軸線14，圓極化天線單元如圖I所示，天線陣列如圖3所示，還包括N個旋轉設備，旋轉設備如圖2所示，每個圓極化天線單元都架設在一個旋轉設備上，通過旋轉設備的旋轉控制每個圓極化天線單元的角度姿態；功率分配器網絡13為空間饋電功率分配器網絡，空間饋電功率分配器網絡直接通過輻射以場耦合的方式與天線陣列的單元實現連接。本實施例的機械式相控掃描陣列天線波束指向控制方法，通過旋轉設備的旋轉控制圓極化天線單元的角度姿態，以圓極化天線單元不同的角度姿態所對應的相位實現天線陣列的相位配置來控制天線本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種機械式相控掃描陣列天線波束指向控制方法，所述機械式相控掃描陣列天線包括N根圓極化天線單元（111、112、…11N）構成的天線陣列、功率分配器網絡（13）和同軸線（14），其特征在于：所述每個圓極化天線單元都架設在一個旋轉設備（12）上，通過旋轉設備（12）的旋轉控制圓極化天線單元的角度姿態，以圓極化天線單元不同的角度姿態所對應的相位實現天線陣列的相位配置來控制天線陣列波束指向，實現天線陣列的相控波束掃描功能。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李平，何英高，王新懷，邵嫻，
申請(專利權)人：無錫創元電子科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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