[發明專利]相位幅度阻抗校準的平面喇叭天線

有效

• 申請號: 201210562577.2
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103022666A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 殷曉星;趙洪新;王磊
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q13/02;H01Q13/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種平面喇叭天線，尤其是一種相位幅度阻抗校準的平面喇叭天線。

背景技術

喇叭天線在衛星通信、地面微波鏈路及射電望遠鏡等系統中有著廣泛的應用。但是，三維喇叭天線的較大的幾何尺寸和與平面電路工藝的不兼容使得它的成本較高，從而限制了其應用的發展。近年來，基片集成波導技術的提出和發展很好的促進了平面喇叭天線的發展。基片集成波導有尺寸小、重量輕、易于平面集成和加工制作簡單等優點?；诨刹▽У幕刹▽矫胬忍炀€除了具有喇叭天線的特點外，還很好的實現了喇叭天線的小型化、輕型化，而且易于集成在微波毫米波平面電路中，但傳統的基片集成波導平面喇叭天線的增益相對比較低，其原因在于由于喇叭口不斷的張開，導致電磁波傳播到喇叭口徑面時出現相位不同步，口徑電場強度的相位分布不均勻，輻射方向性和增益降低，而且口徑面上電磁波的波阻抗不同于自由空間的波阻抗，在介質與喇叭分界面上引起了電磁波反射、影響了天線的回波損耗和輻射性能；另外口徑面上電磁場的幅度也很不均勻，中間大兩邊小，這也影響天線的輻射性能。目前已有采用介質加載、介質棱鏡等方法，矯正喇叭口徑場相位的不同步，但是這些方法都不能改善口徑面上喇叭天線與自由空間波阻抗的不一致，也不能改善口徑面上電磁場幅度分布的均勻性，而且這些相位校準結構增加了天線的整體結構尺寸。

發明內容

技術問題:本發明的目的是提出一種相位幅度阻抗校準的平面喇叭天線，該平面喇叭天線內部嵌有金屬化過孔陣列用以矯正天線口徑面上電磁波的相位不一致、幅度的不均勻以及天線與自由空間波阻抗的不一致，提高天線的口徑效率和增益，減少天線的反射。

技術方案：本發明的相位幅度阻抗校準的平面喇叭天線包括設置在介質基板上的微帶饋線、基片集成波導喇叭天線和內嵌金屬化過孔；所述微帶饋線的一端是天線的輸入輸出端口，微帶饋線的另一端與基片集成波導喇叭天線的窄端口相接；基片集成波導喇叭天線由位于介質基板一面的第一金屬平面、位于介質基板另一面的第二金屬平面和穿過介質基板連接第一金屬平面和第二金屬平面的兩排金屬化過孔喇叭側壁組成；基片集成波導喇叭天線中內嵌的金屬化過孔連接第一金屬平面和第二金屬平面，并構成金屬化過孔陣列；中間金屬化過孔陣列、左邊金屬化過孔陣列和右邊金屬化過孔陣列在喇叭天線中形成第一介質填充波導、第二介質填充波導、第三介質填充波導和第四介質填充波導。

金屬化過孔陣列中，中間金屬化過孔陣列位于基片集成波導喇叭天線的兩個側壁中間的位置，并把基片集成波導喇叭天線分為左右對稱的兩部分，在中間的金屬化過孔陣列的兩側，對稱的有左邊介質填充波導和右邊介質填充波導。

中間金屬化過孔陣列是由頭端直線段、多邊形和尾端直線段三段相連構成，中間金屬化過孔陣列的頭端靠近基片集成波導喇叭天線的窄端口，中間金屬化過孔陣列的尾端在天線口徑面。

金屬化過孔陣列中，左邊金屬化過孔陣列把左邊介質填充波導分成第一介質填充波導和第二介質填充波導，右邊金屬化過孔陣列把右邊的介質填充波導分成第三介質填充波導和第四介質填充波導。

左邊金屬化過孔陣列和右邊金屬化過孔陣列形狀都是由頭端直線段、多邊形和尾端直線段三段相連構成，左邊金屬化過孔陣列和右邊金屬化過孔陣列的頭端都朝著喇叭天線的窄端口的方向，左邊金屬化過孔陣列和右邊金屬化過孔陣列的尾端在天線口徑面上。

中間金屬化過孔陣列、左邊金屬化過孔陣列和右邊金屬化過孔陣列中的頭端直線段或者尾端直線段的形狀可以是直線、折線或指數線等，其長度可以是零或者是有限長度；中間金屬化過孔陣列、左邊金屬化過孔陣列和右邊金屬化過孔陣列中的多邊形可以是三角形、四邊形、五邊形或其它多邊形，多邊形的一條邊或者多條邊的形狀可以是直線、弧線或其它曲線。

左邊介質填充波導、右邊介質填充波導、第一介質填充波導、第二介質填充波導、第三介質填充波導和第四介質填充波導的寬度均要保證其主?？梢栽谧筮吔橘|填充波導、右邊介質填充波導、第一介質填充波導、第二介質填充波導、第三介質填充波導和第四介質填充波導中傳輸而不被截止。

第一介質填充波導、第二介質填充波導、第三介質填充波導和第四介質填充波導的一端均朝著天線窄端口的方向，第一介質填充波導、第二介質填充波導、第三介質填充波導和第四介質填充波導另一端均在天線口徑面上，并且第一介質填充波導、第二介質填充波導、第三介質填充波導和第四介質填充波導在天線口徑面上端口的寬度一樣；第一介質填充波導、第二介質填充波導、第三介質填充波導和第四介質填充波導在天線口徑面端口的波阻抗都等于自由空間的波阻抗。