本发明属于天线，特别涉及一种加载交叉结构的紧凑型平面van atta阵列。
背景技术：
1、van atta阵列是一种可以实现波束回溯的天线阵列，由与天线阵中心距离相等的天线对组成，每个天线对用等长传输线连接，保证不同天线之间具有相同的相位延迟，每个天线单元接收到的信号由与它成对的天线单元福射出去，实现方向回溯功能。
2、现有的van atta阵列按布阵形式分为直线阵列和平面阵列两种，其中平面vanatta阵列的对应单元沿阵列的几何中心呈对角分布，当天线阵列和传输线共面放置时，通常采用在天线周围绕线的方式进行布线，这样会极大地增加天线阵列的尺寸。此外，当阵列单元数量增加时，传输线的数量也会增加，继续采用绕线方式会面临布线交叉的问题，为了使每根传输线不交叉，通常选择将馈电网络和天线单元分层放置，从而保证每个天线对之间能够正常工作。
3、2000年，wen-jen tseng采用缝隙耦合的方式设计了一款3×4元平面van atta阵列，能量由6根馈线通过两层介质板之间的缝隙耦合到天线单元上，从而实现了方向回溯的功能；2016年，kin shing bobby yau制作出一种16元平面van atta阵列，采用双层结构来放置天线单元和复杂的微带网络，并通过金属过孔连接馈电网络和天线单元；2022年，xiao-fei li提出了一种具有64个天线和32根传输线的平面二维van atta阵列，由于传输线数量较多，他们采用两层介质来放置馈电网络，并在两层介质之间放置隔离过孔来消除双层槽对馈电的影响，馈电网络和天线阵列之间还增加了空气层来保证相位一致。
4、由以上的文献不难看出，现有的平面van atta阵列都采用每个天线对由互不交叉的传输线连接，且采用馈电网络与天线阵列分层放置的结构。由于传输线数量较多且不能交叉，导致平面van atta阵列的馈电网络布线方式复杂，同时多层结构还会增加阵列的剖面高度，增加设计成本。
5、目前关于van atta阵列馈电网络的设计大多数采用传统的微带线互不交叉的结构，2022年电子科技大学的杜佑麟提出了一种基于butler矩阵的回溯天线阵，利用butler矩阵的相位分配关系实现了传输线可交叉的一维方向回溯阵列，虽然其实现了传输线可交叉的方向回溯阵列，但其采用的butler矩阵布线方式仍然十分复杂，而且其只研究了一维方向回溯阵列，并未将其拓展到二维阵列中，并且其采用的是多层馈电的方式，需要金属过孔连接阵列与馈电网络，天线的剖面较高。
6、总体而言，上述现有技术存在的主要问题包括：
7、(1)为了满足回溯所需的共轭相位要求，van atta阵列中的传输线不能共用、不能交叉，所以每个天线对都需要用一根独立的传输线来进行连接，从而导致传输线数量多，阵列体积大，加工成本高。
8、本发明需要解决平面van atta阵列的馈电网络中传输线不能交叉、天线对之间不能共用传输线、布线方式复杂的问题。
9、(2)现有的平面van atta阵列由于传输线数量多，难以将传输线和天线放在同一平面，从而采用将天线和馈电网络分层放置的多层结构，多层结构不但会增加阵列高度，还会增加加工难度和加工成本。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种加载交叉结构的紧凑型平面van atta阵列，主要用以解决平面van atta阵列馈电网络难以与天线单元共面放置、天线剖面高、加工成本高等问题。
2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
3、一种加载交叉结构的紧凑型平面van atta阵列，其特征在于，包括2n×2n个天线单元组成的2n2个天线对，每个天线对由分别作为接收单元和发射单元的两个天线单元组成，其中至少2个天线对由一个交叉结构连接，每个交叉结构连接2个天线对，所述交叉结构由2个分支线耦合器级联而成，具有信号仅沿对角端口传输的特性，并调整交叉结构与天线单元的连接线长，从而保证其连接的2个天线对具有相等的相位。
4、在一个实施例中，所述n＝2k，k为自然数，阵列中的天线单元行列排布，相邻的天线单元之间的距离为0.5λ0，λ0为阵列的工作频率对应的真空中的波长，沿阵列中心，位于同一斜向且与阵列中心距离相等的两个天线单元组成一个所述的天线对。
5、在一个实施例中，所述2n2个天线对中，有2n个天线对通过n个交叉结构连接，所述2n个天线对中，每2个天线对由一个交叉结构连接，1≤n≤n。
6、在一个实施例中，所述2n×2n个天线单元沿介质基板的几何中心对称行列排布，将第n列和第n+1列的4n个天线单元或者第n行和第n+1行的4n个天线单元组成所述2n个天线对。
7、在一个实施例中，除由交叉结构连接的天线对之外，其余天线对采用传输线互不交叉的方式连接。
8、在一个实施例中，所述天线单元为矩形，由辐射贴片和微带馈线连接组成，辐射贴片和微带馈线之间留有缝隙，通过调整缝隙的长和宽，调整天线单元的阻抗匹配。
9、在一个实施例中，由一个交叉结构连接的每个天线对中，一个天线单元正向放置，另一个天线单元反转后放置，并通过交叉结构和微带移相器连接，通过微带移相器对反转导致的相位变化进行补偿；其中所述正向放置，是指同一天线单元的辐射贴片在远离交叉结构的一侧，微带馈线在靠近交叉结构的一侧；所述反转后放置，是指同一天线单元的辐射贴片在靠近交叉结构的一侧，微带馈线在远离交叉结构的一侧。
10、在一个实施例中，通过增加或缩短天线单元的微带馈线或微带移相器的长度，调整交叉结构与天线单元的连接线长。在一个实施例中，所述2个分支线耦合器级联，其中第一个分支线耦合器的输入端作为交叉结构的p1端口，隔离端作为交叉结构的p3端口，直通端与第二个分支线耦合器的输入端连接，耦合端与第二个分支线耦合器的隔离端连接，第二个分支线耦合器的直通端和耦合端分别作为交叉结构的p2端口和p4端口，一个天线对接入p1端口和p4端口，另一个天线对接入p2端口和p3端口，实现一个交叉结构连接两个天线对。
11、在一个实施例中，在所述分支线耦合器的内部加载等效电容枝节或采用空间折叠的方式对其主路线、旁路线和分支线分别进行一定程度的折叠，从而实现小型化。
12、与现有技术相比，本发明采用交叉结构连接天线对，使平面van atta阵列的结构更加紧凑，易于集成；只用单层结构便可以实现方向回溯功能，天线剖面更低，无需打孔，成本更低；并且可以应用于二维阵列，应用前景更广。
1.一种加载交叉结构的紧凑型平面van atta阵列，包括2n×2n个天线单元(1)组成的2n2个天线对，每个天线对由分别作为接收单元和发射单元的两个天线单元(1)组成，其特征在于，其中至少2个天线对由一个交叉结构(3)连接，每个交叉结构(3)连接2个天线对，所述交叉结构(3)由2个分支线耦合器(6)级联而成，具有信号仅沿对角端口传输的特性，调整交叉结构(3)与天线单元(1)的连接线长，从而保证其连接的2个天线对具有相等的相位。
2.根据权利要求1所述加载交叉结构的紧凑型平面van atta阵列，其特征在于，所述n＝2k，k为自然数，阵列中的天线单元(1)行列排布，相邻的天线单元(1)之间的距离为0.5λ0，λ0为阵列的工作频率对应的真空中的波长，沿阵列中心，位于同一斜向且与阵列中心距离相等的两个天线单元(1)组成一个所述的天线对。
3.根据权利要求2所述加载交叉结构的紧凑型平面van atta阵列，其特征在于，所述2n2个天线对中，有2n个天线对通过n个交叉结构(3)连接，所述2n个天线对中，每2个天线对由一个交叉结构(3)连接，1≤n≤n。
4.根据权利要求3所述加载交叉结构的紧凑型平面van atta阵列，其特征在于，所述2n×2n个天线单元(1)沿介质基板(7)的几何中心对称行列排布，将第n列和第n+1列的4n个天线单元(1)或者第n行和第n+1行的4n个天线单元(1)组成所述2n个天线对。
5.根据权利要求3所述加载交叉结构的紧凑型平面van atta阵列，其特征在于，除由交叉结构(3)连接的天线对之外，其余天线对采用传输线互不交叉的方式连接。
6.根据权利要求1所述加载交叉结构的紧凑型平面van atta阵列，其特征在于，所述天线单元(1)为矩形，由辐射贴片(4)和微带馈线(5)连接组成，辐射贴片(4)和微带馈线(5)之间留有缝隙，通过调整缝隙的长和宽，调整天线单元(1)的阻抗匹配。
7.根据权利要求6任一项所述加载交叉结构的紧凑型平面van atta阵列，其特征在于，由一个交叉结构(3)连接的每个天线对中，一个天线单元(1)正向放置，另一个天线单元(1)反转后放置，并通过交叉结构(3)和微带移相器(2)连接，通过微带移相器(2)对反转导致的相位变化进行补偿；其中所述正向放置，是指同一天线单元的辐射贴片(4)在远离交叉结构(3)的一侧，微带馈线(5)在靠近交叉结构(3)的一侧；所述反转后放置，是指同一天线单元的辐射贴片(4)在靠近交叉结构(3)的一侧，微带馈线(5)在远离交叉结构(3)的一侧。
8.根据权利要求7所述加载交叉结构的紧凑型平面van atta阵列，其特征在于，通过增加或缩短天线单元(1)的微带馈线(5)或微带移相器(2)的长度，调整交叉结构(3)与天线单元(1)的连接线长。
9.根据权利要求1至8任一项所述加载交叉结构的紧凑型平面van atta阵列，其特征在于，所述2个分支线耦合器(6)级联，其中第一个分支线耦合器的输入端作为交叉结构(3)的p1端口，隔离端作为交叉结构(3)的p3端口，直通端与第二个分支线耦合器的输入端连接，耦合端与第二个分支线耦合器的隔离端连接，第二个分支线耦合器的直通端和耦合端分别作为交叉结构(3)的p2端口和p4端口，一个天线对接入p1端口和p4端口，另一个天线对接入p2端口和p3端口，实现一个交叉结构(3)连接两个天线对。
10.根据权利要求1所述加载交叉结构的紧凑型平面van atta阵列，其特征在于，在所述分支线耦合器(6)的内部加载等效电容枝节或采用空间折叠的方式对其主路线、旁路线和分支线分别进行一定程度的折叠，从而实现小型化。
