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CN111969335A - 一种共形双极化二维单脉冲端射阵列天线 - Google Patents

一种共形双极化二维单脉冲端射阵列天线 Download PDF

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CN111969335A CN202010822186.4A CN202010822186A CN111969335A CN 111969335 A CN111969335 A CN 111969335A CN 202010822186 A CN202010822186 A CN 202010822186A CN 111969335 A CN111969335 A CN 111969335A
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Abstract

一种共形双极化二维单脉冲端射阵列天线，圆锥形载体结构、圆柱形载体结构、圆形金属反射板、四元端射天线阵列及和差馈电网络，四元端射天线阵由围绕圆锥形载体结构的旋转轴两两间隔90°放置的四个单极化共形端射天线单元组成，和差馈电网络由共形环形耦合器网络、柱面金属地板、端口连接线组和馈电端口组组成。四元端射天线阵列共形于圆锥形载体结构上，和差馈电网络共形于圆柱形载体结构上。分别对端口馈电组包括的四个馈电端口馈电能够产生二维双极化和差波束。本发明解决了二维双极化单脉冲天线难以共形化设计的问题，易于搭载在飞行器等载体平台前部，可以用于探测、定位、追踪目标等应用。

Description

一种共形双极化二维单脉冲端射阵列天线
技术领域
本发明属于通信技术领域，更进一步涉及电磁场与微波技术领域中的一种共形双极化二维单脉冲端射阵列天线。本发明可用于微波波段，在满足天线在共形的情况下，实现目标搜索与追踪所需的双极化二维和差波束，适用于多种飞行器载体平台的目标搜索与跟踪应用。
背景技术
双极化二维单脉冲雷达由于具有精确搜索和跟踪目标的能力，是一种常用的雷达体制。常见的单脉冲雷达实现方式可分为三类：第一是采用平面微带天线阵列，配合和差网络来实现；第二是采用反射面天线配合能产生和差波束的馈源来实现，包含卡塞格伦反射面、利用超材料的平面反射阵等；第三是采用波导结构的天线，包括波导缝隙阵列、基片集成波导、间隙波导等。上述结构均为平面结构，在实际应用的时候往往放置于飞行器的前端，并且占用很大的空间，从而在空气动力学和隐身特性等方面带来一些不利因素。
东南大学在其申请的专利文献“集成宽带小型化和差相位比较网络的单脉冲天线阵列”(申请号：201710549497.6，申请公布号：CN107464993A)中提出了一种宽带小型化单脉冲天线阵列。该装置设计了一种集成宽带小型化和差相位比较网络的单脉冲天线阵列，包括小型化宽带平面和差相位比较网络和平面八木阵列天线；小型化宽带平面和差相位比较网络由双面平行带线构成，包括第一级网络和第二级网络，第一级网络包括第一级环形耦合器，第二级网络包括两个第二级环形耦合器，耦合器环形部分设置有反相器，反相器上下两层之间通过金属化通孔形成电连接。该装置提高了和差相位比较网络的带宽，并且具有更小的结构尺寸，比一般的T型功分馈电网络的尺寸还小，同时不需要馈电网络到天线间的过渡结构。但是，该天线仍然存在的不足之处是，该阵列为平面一维单极化单脉冲天线阵列，应用于飞行器载体上时会改变载体外形、占用载体内部的空间、降低载体表面利用率。
孟洪福等人在其发表的论文“W波段双极化单脉冲天线设计”(红外与毫米波学报，38，No.1，2019)中提出了一种基于卡塞格伦天线的双极化单脉冲天线。该天线主要包括主反射面、副反射面、馈源喇叭、正交模耦合器及和差器.馈源采用紧凑的平面型和差器和渐变波导匹配的正交模耦合器集成设计,减小了连接损耗,压缩了天线结构尺寸,有利于毫米波双极化单脉冲雷达系统的小型化。但是，该天线仍然存在的不足之处是，该天线为双极化反射面天线，使用双极化天线单元，难以共形于飞行器载体上。
Yi-Xuan Zhang等人在其发表的论文“Wideband 2-D Monopulse Antenna ArrayWith Higher-Order Mode Substrate Integrated Waveguide Feeding and 3-D PrintedPackaging”(IEEE Transactions on Antennas and Propagation,Volume:68,Issue:4,April 2020)中提出了一种基于SIW的二维宽带单脉冲天线阵列。该天线通过基片集成波导(SIW)的高阶模激励，引入正交CPW到微带的过渡，设计了具有宽带准确馈电幅度和相位的二维单脉冲比较器给偶极子阵列馈电，利用阵列的垂直空间获得了紧凑的馈电结构。通过实施3-D打印技术，将阵列组件封装为整体结构，实现了具有高集成度的柔性阵列。利用提出的设计方法，设计并制造了覆盖整个X波段(8-12GHz，带宽为40％)的二维单脉冲阵列。紧凑的结构和宽带单脉冲性能使该阵列成为宽带精确目标检测和跟踪应用的有吸引力的候选者。但是该天线仍然存在的不足之处是，该天线阵列为单极化单脉冲阵列，且其馈电结构过于复杂，难以共形化设计。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，弥补二维双极化单脉冲天线在共形天线领域内的空白，提出了一种共形的双极化二维单脉冲端射阵列天线，旨在解决满足天线在共形的情况下，实现目标搜索与追踪所需的双极化二维和差波束。
实现本发明目的的具体思路是：由端射偶极子天线组成四元端射天线阵列。通过将环形耦合器以一定的拓扑结构连接，实现了和差馈电网络的设计，通过将和差馈电网络和四元端射天线阵列印制在载体结构上，实现了共形双极化二维单脉冲端射阵列天线的共形工作。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
本发明包括圆锥形载体结构、圆柱形载体结构、圆形金属反射板、四元端射天线阵列、和差馈电网络，所述四元端射天线阵列共形于圆锥形载体结构上，所述和差馈电网络共形于圆柱形载体结构上，所述圆柱形载体结构包括上下对齐并紧贴着的内层圆柱形载体结构和外层圆柱形载体结构，所述外层圆柱形载体结构上边缘与圆锥形载体结构的下边缘相连；所述四元端射天线阵由围绕圆锥形载体结构的旋转轴两两间隔90°放置的四个结构相同的单极化共形端射天线单元组成；所述和差馈电网络包括印制在内层圆柱形载体结构内表面上的共形环形耦合器网络、印制在内层圆柱形载体结构和外层圆柱形载体结构之间的柱面金属地板、印制在外层圆柱形载体结构外表面上的端口连接线组和嵌在内层圆柱形载体结构中的馈电端口组，共形环形耦合器网络、端口连接线组和馈电端口组通过金属化通孔相连接，柱面金属地板在金属化通孔处有轴心重合且半径略大于金属化通孔的圆形孔隙。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
第一，由于本发明的四元端射天线阵列和和差馈电网络共形于圆锥形载体结构和圆柱形载体结构上，克服了现有技术的天线结构应用于飞行器载体上时会改变载体外形、占用载体内部的空间、降低载体表面利用率的问题，使得本发明具有完全共形以提高飞行器性能的优点。
第二，由于本发明采用了四个结构相同的单极化共形端射天线单元旋转排布组成的四元端射天线阵列来实现双极化和差波束的产生，克服了现有技术实现双极化和差波束时使用的双极化天线单元难以共形于飞行器载体上的问题，使得本发明具有辐射结构简单、易于设计的优点。
第三，由于本发明的和差馈电网络包括的共形环形耦合器网络和端口连接线组分别共形于圆柱形载体结构的内外两侧，克服了现有技术的馈电结构过于复杂、难以共形化设计的问题，使得本发明具有馈电结构简单的优点。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明和差馈电网络结构示意图；
图3是本发明单极化共形端射天线单元的结构示意图；
图4是本发明单极化共形端射天线单元的尺寸图；
图5是本发明和差馈电网络的展开示意图；
图6是本发明环形耦合器结构示意图；
图7是本发明仿真实验中四个端口S参数的曲线图；
图8是本发明仿真实验中方位面水平极化和差波束主极化和交叉极化方向图；
图9是本发明仿真实验中方位面垂直极化和差波束主极化和交叉极化方向图；
图10是本发明仿真实验中俯仰面水平极化和差波束主极化和交叉极化方向图；
图11是本发明仿真实验中俯仰面垂直极化和差波束主极化和交叉极化方向图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
参照图1，对本发明的天线整体结构作进一步详细的说明。
本发明包括圆锥形载体结构1、圆柱形载体结构2、圆形金属反射板3、四元端射天线阵列4及和差馈电网络5，四元端射天线阵列4共形于圆锥形载体结构1上，和差馈电网络5共形于圆柱形载体结构2上。所述圆柱形载体结构2包括上下对齐并紧贴着的内层圆柱形载体结构21和外层圆柱形载体结构22，外层圆柱形载体结构22上边缘与圆锥形载体结构1的下边缘相连。所述四元端射天线阵4由围绕圆锥形载体结构1的旋转轴两两间隔90°放置的四个结构相同的单极化共形端射天线单元41、42、43、44组成，41与42为相邻的单极化共形端射天线单元，单极化共形端射天线单元42、43相邻，单极化共形端射天线单元43、44相邻，单极化共形端射天线单元44、41相邻。四元端射天线阵4通过和差馈电网络5进行馈电。
所述圆锥形载体结构1、内层圆柱形载体结构21和外层圆柱形载体结构22均采用柔性介质材料，其材质、尺寸、大小可依据实际需求来定，本发明实施例中圆锥形载体结构1采用底面半径为15mm，高度为45mm，厚度为0.254mm的圆锥形结构，内层圆柱形载体结构21和外层圆柱形载体结构22均采用厚度为0.254mm，高度为30mm的圆柱形结构，内层圆柱形载体结构21半径为14.746mm；圆锥形载体结构1下边缘与外层圆柱形载体结构22的上边缘相连，连接处半径相等。
所述圆形金属反射板3采用全金属材料，固定在圆锥形载体结构1的内部，用于反射四元端射天线阵4的后向辐射，提高天线增益，其半径略小于圆锥形载体结构1的下边缘半径，平行于圆锥形载体结构1底面放置，本发明实施例中采用半径为14mm的圆形金属。
参照图2，对本发明的和差馈电网络5整体结构组成作进一步详细的说明。
所述和差馈电网络5包括印制在内层圆柱形载体结构21内表面上的共形环形耦合器网络51、印制在内层圆柱形载体结构21和外层圆柱形载体结构22之间的柱面金属地板52、印制在外层圆柱形载体结构22外表面上的端口连接线组53和嵌在内层圆柱形载体结构21中的馈电端口组54，共形环形耦合器网络51、端口连接线组53和馈电端口组54通过金属化通孔相连接，柱面金属地板52在金属化通孔处有轴心重合且半径略大于金属化通孔的圆形孔隙。本实施例中采用的金属化通孔半径为0.2mm，圆形孔隙半径为0.35mm，端口连接线组53的宽度均为0.75mm
参照图3，对本发明的单极化共形端射天线单元结构作进一步详细的说明。
每个单极化共形端射天线单元均由对称偶极子单元411、印制在圆锥形载体结构1内表面上的弧形金属地板412、印制在圆锥形载体结构1外表面上的微带线413和印制在圆锥形载体结构1外表面上的引向条带414组成。相邻的两个单极化共形端射天线单元的两个弧形金属地板相连。所述对称偶极子单元411包括印制在圆锥形载体结构1内表面和外表面上的相同结构的内阶梯型微带线415和外阶梯型微带线416，还包括两两结构相同并且关于外阶梯型微带线416的中线对称的短六边形偶极子臂417、418和长六边形偶极子臂419、4110，这种双面结构，在馈电时，可以避免使用复杂的巴伦，同时又简化了天线的形状，有利于实现天线的小型化和组阵需求。所述内阶梯型微带线415采用二阶阶梯渐变矩形微带结构，位于圆锥形载体结构1内表面法线上，其宽边开路端与弧形金属地板412相连。所述外阶梯型微带线416宽边开路端与微带线413上端相连，这种阶梯渐变的微带结构作为匹配枝节可用于拓宽天线带宽。所述短六边形偶极子臂417和长偶极子臂419印制在圆锥形载体结构1内表面上，并且分别与内阶梯型微带线415窄边开路端和下端相连。所述短六边形偶极子臂418和长六边形偶极子臂4110印制在圆锥形载体结构1外表面上，并且分别与外阶梯型微带线416窄边开路端和下端相连，这种六边形偶极子臂用来实现天线的小型化，减小阵元间的相互耦合，提高阵列增益，易于实现各个端口同时匹配和相位一致性。所述弧形金属地板412位于圆锥形载体结构1的底部。所述微带线413下端与和差馈电网络5中的端口连接线53相连。所述引向条带414位于外阶梯型微带线416的中线延长线上，由等间距排布的N个矩形金属贴片组成，偶极子臂辐射的能量可通过自由空间和介质板的表面波往引向条带414耦合，从而产生端射特性，为使天线性能最好，并且由于空间限制，取9≤N≤13。
参照图4，对本发明的单极化共形端射天线单元的尺寸作进一步详细的说明。
结合图4(a)对单极化共形端射天线单元除引向条带414外的部分的尺寸作进一步详细的说明。所述内、外阶梯形微带线415、416窄边宽aw3＝0.6mm，在阶梯形微带线窄边的开路端处有一个等腰直角三角形的倒角，其边长为aw3＝0.6mm。所述短六边形偶极子臂417、418分别与内、外阶梯形微带线415、416窄边的开路端相连，并与阶梯形微带线窄边的夹角为90°，90°的夹角有利于电磁能量朝轴向辐射。所述短六边形偶极子臂417、418左右两短边长度相等为aw7，aw7＝0.75mm，其余四个长边长度相等，长和宽分别为al2、aw6，al2＝5.55mm，aw6＝1.55mm。所述长六边形偶极子臂419、4110也分别与内、外阶梯形微带线415、416窄边相连，距开路端的距离为al4，短边、长和宽分别为aw5、al1、aw4，其中al4＝5.375mm、aw5＝1mm、al1＝6.5mm、aw4＝2.2mm。所述内、外阶梯形微带线415、416宽边的宽为aw2，aw2＝1.2mm，且在宽边与窄边相连的一端的顶点处有两个等腰直角三角形的倒角，其边长为0.3mm。所述微带线413的长和宽分别为aw0和aw1，aw0＝4.273mm、aw1＝0.75mm。所述弧形金属地板412的宽度为aw0＝4.273mm。
结合图4(b)对引向条带414部分的尺寸作进一步详细的说明。所述引向条带414作为寄生贴片时会产生新的谐振点，一般，当各个寄生贴片的长度在沿天线辐射方向上逐渐缩短时，依次缩短的引向条带可以稍稍展宽带宽，拓宽天线高频点的带宽，实现天线能量的有效辐射。本实施例中，引向条带414由相邻间距为d2＝2.5mm，宽度为dw＝0.5mm的9个矩形金属贴片组成，所述各个矩形金属贴片均沿外阶梯形微带线416的中线指向圆锥形介质基板1锥顶之间的连线上排布，靠近对称偶极子单元411的第一个矩形金属贴片与对称偶极子单元411的外阶梯形微带线416窄边开路端的距离为d1＝2mm，从靠近对称偶极子单元411的第一个矩形金属贴片向靠近圆锥形载体结构1方向上的前8个金属贴片长度均为dl＝6mm。靠近圆锥形载体结构1顶部的矩形金属贴片由于所处位置半径较小，四个单极化共形端射天线单元41的引向条带414交叠成金属环形贴片，当矩形金属贴片沿外阶梯形微带线416的中线指向圆锥形介质基板1锥顶之间的连线上排布时，连线上圆锥形载体结构1的曲率逐渐变大，等长的矩形金属贴片与载体共形后有效长度变短，实现了电磁能量的有效辐射。
参照图5，对本发明的和差馈电网络5的展开结构作进一步详细的说明。
所述共形环形耦合器网络51由四个结构相同的共形环形耦合器单元511、512、513、514组成。以圆锥形载体结构1底面圆心与锥顶连线指向方向为z方向，以过第一共形环形耦合器单元511的圆心垂直于圆柱形载体结构2的外法线方向为x方向，建立三维直角坐标系O-xyz，所述第二共形环形耦合器单元512位于第一共形环形器单元511以z轴为旋转中心，按照90°为旋转步进旋转后的位置上，第三共形环形耦合器单元513是由第一共形环形耦合器单元511关于yoz面镜像复制得到的，第四共形环形耦合器单元514由第二共形环形耦合器单元512关于xoz面镜像复制得到，共形环形耦合器单元511、512、513、514通过长度相等的矩形微带线相连。
所述端口连接线组53由四段长度相等上端口连接线531、532、533、534和四段下端口连接线535、536、537、538组成，四段长度相等的上端口连接线531、532、533、534是为了保证四个共形天线单元41之间的相位差能够被严格控制。所述上端口连接线531连接共形环形耦合器单元511和单极化共形端射天线单元41，所述上端口连接线532连接共形环形耦合器单元511和单极化共形端射天线单元42，所述上端口连接线533连接共形环形耦合器单元513和单极化共形端射天线单元43，所述上端口连接线534连接共形环形耦合器单元513和单极化共形端射天线单元44，所述下端口连接线535连接共形环形耦合器单元512和馈电端口541，所述下端口连接线536连接共形环形耦合器单元512和馈电端口542，所述下端口连接线537连接共形环形耦合器单元514和馈电端口544，所述下端口连接线538连接共形环形耦合器单元514和馈电端口543。通过单独激励和差馈电网络5的馈电端口541、542、543、544，可以得到方位面和俯仰面上的水平极化和垂直极化的和波束与差波束。
参照图6，对本发明的共形环形耦合器单元511的结构和尺寸作进一步详细的说明。
结合图6(a)对共形环形耦合器单元511的结构作进一步详细的说明。所述共形环形耦合器单元511由一个金属圆环、四个与金属圆环相连的等长的矩形微带枝节5111、5112、5113、5114和四段与微带枝节相连的矩形微带线组成。所述微带枝节5111沿过金属圆环圆心的内层圆柱形载体结构21的内法线放置。所述微带枝节5112与微带枝节5111间隔60°顺时针放置，所述微带枝节5113、5114与微带枝节5111间隔60°逆时针放置。矩形微带枝节5111、5114与金属化通孔通过相同的矩形微带线相连，矩形微带枝节5112、5113通过等长的矩形微带线与相邻的共形环形耦合器单元相连。
结合图6(b)对共形环形耦合器单元511的尺寸作进一步详细的说明。所述金属圆环的内径和外径分别为R1和R2，R1＝5.123mm、R2＝5.573mm。所述微带枝节5111、5112、5113、5114的长和宽为L1、W1，L1＝2.787mm，W1＝0.745mm。连接微带枝节5111、5114与金属化通孔的矩形微带线的长和宽为L2、W1，L2＝2.5mm，W1＝0.745mm，金属化通孔的圆心距矩形微带线开路端的距离为s，s＝0.5mm。
共形环形耦合器单元511利用经典环形耦合器的设计方法，再通过端口互联的方式实现了双极化单脉冲端射阵列天线的馈电网络主体设计，结合柱面金属地板52和端口连接线组53，实现了和差馈电网络5的设计。
以下结合仿真实验，对本发明的技术效果作进一步说明：
1、仿真条件和内容：
利用商业仿真软件HFSS_19.0对本发明建模仿真得到的四个馈电端口541、542、543、544的S参数曲线如图7所示。图7中的横坐标为频率值，单位为GHz，纵坐标为S参数，单位为dB。图7中的黑色实线是对馈电端口541单独馈电时的S参数曲线，黑色虚线是对馈电端口542单独馈电时的S参数曲线，黑色短虚线是对馈电端口543单独馈电时的S参数曲线，黑色点划线是对馈电端口543单独馈电时的S参数曲线。天线的S参数在四个端口的-10dB带宽分别为8.82-11.60GHz，8.63-11.51GHz，8.63-11.51GHz，8.81-10.61GHz。由图7可见，黑色点划线对应的S参数曲线带宽比其它S参数曲线窄，说明四个天线单元同相馈电时产生的耦合效应更严重。
利用商业仿真软件HFSS_19.0对本发明建模得到10GHz时天线方位面水平极化和差波束主极化和交叉极化方向图如图8所示。图8中横坐标为俯仰角Theta的度数，单位为deg，纵坐标为增益，单位为dBi。图8中的黑色实线是对馈电端口542单独馈电时的方位面水平极化和波束主极化方向图，黑色虚线是对馈电端口542单独馈电时的方位面水平极化和波束交叉极化方向图，黑色点划线是对馈电端口544单独馈电时的方位面水平极化差波束主极化方向图，黑色短虚线是对馈电端口544单独馈电时的方位面水平极化和波束交叉极化方向图。由图8可见，黑色实线对应的方位面水平极化和波束方向图最大增益为11.39dBi，黑色点划线对应的方位面水平极化差波束方向图最大增益为5.92dBi，黑色虚线和黑色短虚线对应的交叉极化方向图最大增益为-11.06dBi。
利用商业仿真软件HFSS_19.0对本发明建模得到10GHz时天线方位面垂直极化和差波束主极化和交叉极化方向图如图9所示。图9中横坐标为俯仰角Theta的度数，单位为deg，纵坐标为增益，单位为dBi。图9中的黑色实线是对馈电端口543单独馈电时的方位面垂直极化和波束主极化方向图，黑色虚线是对馈电端口543单独馈电时的方位面垂直极化和波束交叉极化方向图，黑色点划线是对馈电端口541单独馈电时的方位面垂直极化差波束主极化方向图，黑色短虚线是对馈电端口541单独馈电时的方位面垂直极化和波束交叉极化方向图。由图9可见，黑色实线对应的方位面垂直极化和波束方向图最大增益为11.47dBi，黑色点划线对应的方位面垂直极化差波束方向图最大增益为6.04dBi，黑色虚线和黑色短虚线对应的交叉极化方向图最大增益为-9.96dBi。
利用商业仿真软件HFSS_19.0对本发明建模得到10GHz时天线俯仰面水平极化和差波束主极化和交叉极化方向图如图10所示。图10中横坐标为俯仰角Theta的度数，单位为deg，纵坐标为增益，单位为dBi。图10中的黑色实线是对馈电端口542单独馈电时的俯仰面水平极化和波束主极化方向图，黑色虚线是对馈电端口542单独馈电时的俯仰面水平极化和波束交叉极化方向图，黑色点划线是对馈电端口541单独馈电时的俯仰面水平极化差波束主极化方向图，黑色短虚线是对馈电端口541单独馈电时的俯仰面水平极化和波束交叉极化方向图。由图10可见，黑色实线对应的俯仰面水平极化和波束方向图最大增益为11.39dBi，黑色点划线对应的俯仰面水平极化差波束方向图最大增益为5.83dBi，黑色虚线和黑色短虚线对应的交叉极化方向图最大增益为-8.14dBi。
利用商业仿真软件HFSS_19.0对本发明建模得到10GHz时天线俯仰面垂直极化和差波束主极化和交叉极化方向图如图11所示。图11中横坐标为俯仰角Theta的度数，单位为deg，纵坐标为增益，单位为dBi。图11中的黑色实线是对馈电端口543单独馈电时的俯仰面垂直极化和波束主极化方向图，黑色虚线是对馈电端口543单独馈电时的俯仰面垂直极化和波束交叉极化方向图，黑色点划线是对馈电端口544单独馈电时的俯仰面垂直极化差波束主极化方向图，黑色短虚线是对馈电端口544单独馈电时的俯仰面垂直极化和波束交叉极化方向图。黑色实线对应的俯仰面垂直极化和波束方向图最大增益为11.47dBi，黑色点划线对应的俯仰面垂直极化差波束方向图最大增益为5.98dBi，黑色虚线和黑色短虚线对应的交叉极化方向图最大增益为-13.95dBi。
以上仿真结果说明，与现有技术相比，本发明天线的辐射和馈电结构均共形在载体平台上，并使用单极化天线单元实现了双极化二维单脉冲端射阵列天线的设计，并且其性能能够在宽带范围内保持稳定。

Claims (7)

1.一种共形双极化二维单脉冲端射阵列天线，包括圆锥形载体结构(1)、圆柱形载体结构(2)、圆形金属反射板(3)，其特征在于，还包括四元端射天线阵列(4)、和差馈电网络(5)，所述四元端射天线阵列(4)共形于圆锥形载体结构(1)上，所述和差馈电网络(5)共形于圆柱形载体结构(2)上，所述圆柱形载体结构(2)包括上下对齐并紧贴着的内层圆柱形载体结构(21)和外层圆柱形载体结构(22)，所述外层圆柱形载体结构(22)上边缘与圆锥形载体结构(1)的下边缘相连；所述四元端射天线阵(4)由围绕圆锥形载体结构(1)的旋转轴两两间隔90°放置的四个结构相同的单极化共形端射天线单元(41)、(42)、(43)、(44)组成；所述和差馈电网络(5)包括印制在内层圆柱形载体结构(21)内表面上的共形环形耦合器网络(51)、印制在内层圆柱形载体结构(21)和外层圆柱形载体结构(22)之间的柱面金属地板(52)、印制在外层圆柱形载体结构(22)外表面上的端口连接线组(53)和嵌在内层圆柱形载体结构(21)中的馈电端口组(54)，共形环形耦合器网络(51)、端口连接线组(53)和馈电端口组(54)通过金属化通孔相连接，柱面金属地板(52)在金属化通孔处有轴心重合且半径略大于金属化通孔的圆形孔隙。
2.根据权利要求1所述的一种共形双极化二维单脉冲端射阵列天线，其特征在于：所述圆锥形载体结构(1)和圆柱形载体结构(2)采用能够弯曲或塑形的介质材料。
3.根据权利要求1所述的一种共形双极化二维单脉冲端射阵列天线，其特征在于：所述圆锥形载体结构(1)和圆柱形载体结构(2)的外层圆柱形载体结构(22)在圆锥形载体结构(1)下边缘和外层圆柱形载体结构(22)的上边缘处相连。
4.根据权利要求1所述的一种共形双极化二维单脉冲端射阵列天线，其特征在于：所述单极化共形端射天线单元(41)、(42)、(43)、(44)均由对称偶极子单元(411)、印制在圆锥形载体结构(1)内表面上的弧形金属地板(412)、印制在圆锥形载体结构(1)外表面上的微带线(413)和印制在圆锥形载体结构(1)外表面上的引向条带(414)组成，相邻的共形端射天线单元的两个弧形金属地板相连；所述对称偶极子单元(411)包括印制在圆锥形载体结构(1)内表面和外表面上的相同结构的内阶梯型微带线(415)和外阶梯型微带线(416)，还包括两两结构相同并且关于外阶梯型微带线(416)的中线对称的短六边形偶极子臂(417)、(418)和长六边形偶极子臂(419)、(4110)；所述内阶梯型微带线(415)采用二阶阶梯渐变矩形微带结构，位于圆锥形载体结构(1)内表面法线上，其宽边开路端与弧形金属地板(412)相连；所述外阶梯型微带线(416)宽边开路端与微带线(413)上端相连；所述短六边形偶极子臂(417)和长偶极子臂(419)印制在圆锥形载体结构(1)内表面上，并且分别与内阶梯型微带线(415)窄边开路端和下端相连；所述短六边形偶极子臂(418)和长六边形偶极子臂(4110)印制在圆锥形载体结构(1)外表面上，并且分别与外阶梯型微带线(416)窄边开路端和下端相连；所述弧形金属地板(412)位于圆锥形载体结构(1)的底部，其下边缘与柱面金属地板(52)的上边缘相连，连接处半径相等；所述微带线(413)下端与和差馈电网络(5)中的端口连接线(53)相连；所述引向条带(414)位于外阶梯型微带线(418)的中线延长线上，由等间距排布的N个矩形金属贴片组成，9≤N≤13。
5.根据权利要求1所述的一种共形双极化二维单脉冲端射阵列天线，其特征在于：所述圆形金属反射板(3)固定在圆锥形载体结构(1)的内部，半径略小于圆锥形载体结构(1)的下边缘半径，与圆锥形载体结构(1)锥顶的距离大于弧形金属地板(412)上边缘距锥顶的距离并与弧形金属地板相连，平行于圆锥形载体结构(1)底面放置。
6.根据权利要求1所述的一种共形双极化二维单脉冲端射阵列天线，其特征在于：所述共形环形耦合器网络(51)由四个结构相同的共形环形耦合器单元(511)、(512)、(513)、(514)组成；所述共形环形耦合器单元(511)由一个金属圆环、四个与金属圆环相连的等长的矩形微带枝节(5111)、(5112)、(5113)、(5114)和四段与微带枝节相连的矩形微带线组成；所述微带枝节(5111)沿内层圆柱形载体结构(21)内法线放置；所述微带枝节(5112)与微带枝节(5111)间隔60°顺时针放置；所述微带枝节(5113)、(5114)与微带枝节(5111)间隔60°逆时针放置；以圆锥形载体结构(1)底面圆心与锥顶连线指向方向为z方向，以过第一共形环形耦合器单元(511)的圆心垂直于圆柱形载体结构(2)的外法线方向为x方向，建立三维直角坐标系O-xyz，所述第二共形环形耦合器单元(512)位于第一共形环形器单元(511)以z轴为旋转中心，按照90°为旋转步进旋转后的位置上，第三共形环形耦合器单元(513)是由第一共形环形耦合器单元(511)关于yoz面镜像复制得到的，第四共形环形耦合器单元(514)由第二共形环形耦合器单元(512)关于xoz面镜像复制得到，共形环形耦合器单元(511)、(512)、(513)、(514)通过长度相等的矩形微带线相连。
7.根据权利要求1所述的一种共形双极化二维单脉冲端射阵列天线，其特征在于：所述端口连接线组(53)由四段长度相等上端口连接线(531)、(532)、(533)、(534)和四段下端口连接线(535)、(536)、(537)、(538)组成；所述上端口连接线(531)连接共形环形耦合器单元(511)的端口4和单极化共形端射天线单元(41)；所述上端口连接线(532)连接共形环形耦合器单元(511)的端口1和单极化共形端射天线单元(42)；所述上端口连接线(533)连接共形环形耦合器单元(513)的端口1和单极化共形端射天线单元(43)；所述上端口连接线(534)连接共形环形耦合器单元(513)的端口4和单极化共形端射天线单元(44)；所述下端口连接线(535)连接共形环形耦合器单元(512)的端口4和馈电端口(541)；所述下端口连接线(536)连接共形环形耦合器单元(512)的端口1和馈电端口(542)；所述下端口连接线(537)连接共形环形耦合器单元(514)的端口1和馈电端口(544)；所述下端口连接线(538)连接共形环形耦合器单元(514)的端口4和馈电端口(543)。
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