一种相控阵天线系统

本申请涉及天线，特别涉及一种相控阵天线系统。

背景技术：

1、相控阵天线指的是通过控制阵列天线中辐射单元的馈电相位来改变方向图形状的天线。通过控制相位可以改变天线方向图最大值的指向，以达到波束扫描的目的。传统天线用机械方法进行旋转，其惯性大、速度慢，难以进一步提升扫描效率。相控阵天线克服了这一缺点，其馈电相位一般用电子计算机控制，相位变化能够达到毫秒量级，波束的扫描速度高。因此，随着现代无线电子系统的高速发展，相控阵天线在各个领域得到了广泛的应用。

2、随着对相控阵天线性能要求的逐步提高，波束扫描范围越来越宽，相控阵天线的波束覆盖范围也越来越大。同时，过大的扫描范围不可避免地会导致相控阵天线法向增益的降低，若进一步提升相控阵天线的口径，也会增加其占地面积和制造成本。

3、因此，针对固定口径的相控阵天线，如何进一步提升其扫描范围的同时减少对法向增益的影响，是目前急需解决的问题。

技术实现思路

1、本申请的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种相控阵天线系统，能够提升其扫描范围的同时降低对法向增益的影响。

2、本申请提供一种相控阵天线系统，包括：

3、辐射体，所述辐射体包括基体和设置在所述基体上的多个辐射体单元，所述辐射体单元呈阵列分布；

4、介质透镜，所述介质透镜呈环状，所述辐射体设置在所述介质透镜的中央，所述介质透镜沿z方向的投影与所述辐射体不重合；所述介质透镜包括内壁和外壁，经所述介质透镜的中轴线对所述介质透镜进行截取获得截面，所述截面中，所述内壁和所述外壁中的至少之一为曲线；

5、其中，射线能够透过所述介质透镜折射至所述辐射体。

6、根据本申请，进一步地，所述辐射体单元沿x方向的间距为0.4λ，其中λ为所述辐射体的工作波长；所述介质透镜的扫描范围扩大倍数为1.3～1.4，所述介质透镜的相对介电常数εr为2～3。

7、根据本申请第一方面实施例，进一步地，所述辐射体单元包括层叠介质和振子臂，所述振子臂的数量有两个且对称安装于所述层叠介质上；所述层叠介质沿其厚度方向从第一表面过渡至第二表面，所述层叠介质开设有多个贯通至所述第一表面和所述第二表面的通孔，所述通孔围绕所述振子臂设置；所述介质透镜的截面中，所述介质透镜的内壁和外壁均为曲线且所述介质透镜向内弯曲。

8、根据本申请第一方面实施例，进一步地，所述介质透镜的截面中，所述介质透镜的内壁的曲率大于所述介质透镜的外壁的曲率。

9、根据本申请第二方面实施例，进一步地，所述辐射体单元包括层叠介质、探测件、带状线和基片集成波导，所述探测件的数量有两个且对称安装于所述层叠介质上，所述探测件包括贴片和探针，所述贴片的一端与所述探针连接，所述贴片的另一端为自由端，两个所述贴片的自由端相对，两个所述探针分别一一对应地连接至所述带状线的两端，所述带状线与所述基片集成波导连接；所述层叠介质沿其厚度方向从第一表面过渡至第二表面，所述层叠介质开设有多个贯通至所述第一表面和所述第二表面的通孔，所述通孔围绕所述探测件设置；所述介质透镜的截面中，所述介质透镜的外壁为直线，所述介质透镜的内壁为曲线；或者，所述介质透镜的外壁为曲线，所述介质透镜的内壁为直线。

10、根据本申请第二方面实施例，进一步地，所述介质透镜的厚度沿z方向逐渐减小。

11、根据本申请第三方面实施例，进一步地，所述辐射体单元包括层叠介质和振子臂，所述振子臂的数量有两个且对称安装于所述层叠介质上；所述层叠介质沿其厚度方向从第一表面过渡至第二表面，所述层叠介质开设有多个贯通至所述第一表面和所述第二表面的通孔，所述通孔围绕所述振子臂设置；所述介质透镜的截面中，所述介质透镜的外壁为直线，所述介质透镜的内壁为曲线；或者，所述介质透镜的外壁为曲线，所述介质透镜的内壁为直线。

12、根据本申请第三方面实施例，进一步地，所述介质透镜的厚度沿z方向逐渐减小。

13、根据本申请第四方面实施例，进一步地，所述辐射体单元包括层叠介质、探测件、带状线和基片集成波导，所述探测件的数量有两个且对称安装于所述层叠介质上，所述探测件包括贴片和探针，所述贴片的一端与所述探针连接，所述贴片的另一端为自由端，两个所述贴片的自由端相对，两个所述探针分别一一对应地连接至所述带状线的两端，所述带状线与所述基片集成波导连接；所述层叠介质沿其厚度方向从第一表面过渡至第二表面，所述层叠介质开设有多个贯通至所述第一表面和所述第二表面的通孔，所述通孔围绕所述探测件设置；所述介质透镜的截面中，所述介质透镜的内壁和外壁均为曲线且所述介质透镜向内弯曲。

14、根据本申请第四方面实施例，进一步地，所述介质透镜的截面中，所述介质透镜的内壁的曲率大于所述介质透镜的外壁的曲率。

15、本申请实施例的有益效果至少包括：本申请通过介质透镜对大角度的射线进行折射，从而使得辐射体能够接受更大角度的射线射入，达到扩大扫描范围的效果，同时又无需进一步扩大相控阵天线的口径；而且，介质透镜中央镂空，射线能够直接射入至辐射体，减少对法向增益的影响。

技术特征：

1.一种相控阵天线系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的相控阵天线系统，其特征在于：所述辐射体单元(120)沿x方向的间距为0.4λ，其中λ为所述辐射体(100)的工作波长；所述介质透镜(200)的扫描范围扩大倍数为1.3～1.4，所述介质透镜(200)的相对介电常数εr为2～3。

3.根据权利要求1至2中任一所述的相控阵天线系统，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的相控阵天线系统，其特征在于：所述介质透镜(200)的截面中，所述介质透镜(200)的内壁(210)的曲率大于所述介质透镜(200)的外壁(220)的曲率。

5.根据权利要求1至2中任一所述的相控阵天线系统，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的相控阵天线系统，其特征在于：所述介质透镜(200)的厚度沿z方向逐渐减小。

7.根据权利要求1至2中任一所述的相控阵天线系统，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的相控阵天线系统，其特征在于：所述介质透镜(200)的厚度沿z方向逐渐减小。

9.根据权利要求1至2中任一所述的相控阵天线系统，其特征在于：

10.根据权利要求9所述的相控阵天线系统，其特征在于：所述介质透镜(200)的截面中，所述介质透镜(200)的内壁(210)的曲率大于所述介质透镜(200)的外壁(220)的曲率。

技术总结本申请公开了一种相控阵天线系统，包括辐射体，其包括基体和设置在基体上的多个辐射体单元，辐射体单元呈阵列分布；介质透镜，其呈环状，辐射体设置在介质透镜的中央，介质透镜沿z方向的投影与辐射体不重合；介质透镜包括内壁和外壁，经介质透镜的中轴线对介质透镜进行截取获得截面，截面中，内壁和外壁中的至少之一为曲线；其中，射线能够透过介质透镜折射至辐射体。本申请通过介质透镜对大角度的射线进行折射，从而使得辐射体能够接受更大角度的射线射入，达到扩大扫描范围的效果，同时又无需进一步扩大相控阵天线的口径；而且，介质透镜中央镂空，射线能够直接射入至辐射体，减少对法向增益的影响。本申请涉及天线技术领域。技术研发人员：薛泉,万应禄,廖绍伟,车文荃受保护的技术使用者：华南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29