[發明專利]一種寬頻帶單脈沖平板縫隙陣列天線

有效

• 申請號: 201310303389.2
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN103414027A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 史永康;孟明霞;丁克乾
• 申請（專利權）人: 北京遙測技術研究所;航天長征火箭技術有限公司
• 主分類號: H01Q13/10
• 分類號: H01Q13/10;H01Q21/00;H01Q23/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種寬頻帶單脈沖平板縫隙陣列天線，屬于平板縫隙天線技術領域。

背景技術

單脈沖雷達在當今世界范圍內使用非常廣泛，與連續波雷達等其它雷達模式相比，脈沖模式可以獲得更高的測量精度，早期的單脈沖天線多使用卡塞格倫雙反射面天線，該天線的前后徑長，轉動慣量大，且次反射器會影響天線效率，另外卡塞格倫雙反射面天線的拋物面反射引起的寄生極化產生交叉極化分量也會影響雷達的定位精度。單脈沖波導縫隙陣列天線是目前常用的單脈沖天線，單脈沖波導縫隙陣列天線采用駐波陣形式，一旦頻率偏離諧振頻率，方向圖等性能指標會發生惡化，帶寬極窄，且與天線陣列規模成反比。為了展寬帶寬，通常需要對天線進行分區饋電，導致饋電網絡復雜，設計難度增大。當天線增益達到30dB時，帶寬只能做到3%左右，當增益要求更高時，帶寬就難以滿足需求，所以現在急需研究一種寬頻帶高效率的單脈沖陣列天線。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種寬頻帶單脈沖平板縫隙陣列天線，采用寬頻帶平板縫隙單元天線和單脈沖波導和差器相結合的方式實現了寬頻帶單脈沖平板波導縫隙天線,解決了目前常用的單脈沖平板波導縫隙天線效率明顯不足的問題。

本發明的技術解決方案是：

一種寬頻帶單脈沖平板縫隙陣列天線包括：4個寬頻帶低剖面平板縫隙天線子陣列和1個單脈沖波導和差器；每個寬頻帶低剖面平板縫隙天線子陣列又包括寬頻帶低剖面平板縫隙天線單元和波導饋電網絡；寬頻帶低剖面平板縫隙天線單元又包括輻射方腔、輻射縫、激勵波導腔、激勵縫和饋電波導；用于提高輻射口徑效率和增加相鄰輻射縫之間隔離度的輻射方腔位于輻射縫正上方，相鄰輻射縫之間的距離與相鄰輻射方腔之間的距離相等；激勵波導腔四個角的上表面開有個輻射縫，個輻射縫緊貼激勵波導腔的側壁；激勵縫位于激勵波導腔的正下方；饋電波導的上表面開有激勵縫；波導饋電網絡與多個天線單元的饋電波導相接實現對縫隙陣列天線的饋電，波導饋電網絡與饋電波導分布在同一平面；所述波導饋電網絡由若個等臂長等功分和等臂長不等功分波導H-T功分器級聯而成。

單脈沖波導和差器采用平面結構，其由3個平面魔T和1個等臂長等功分波導H-T功分器組成，單脈沖波導和差器的4個輸出口分別與寬頻帶低剖面平板縫隙天線子陣列相連，并在3個輸入端口分別形成和波束、方位差和俯仰差波束。

所述輻射方腔的高度與天線的增益有關，輻射方腔的高度越高，天線增益提高的越多。

所述輻射縫的形狀決定了天線的極化狀態。

所述輻射縫開在激勵波導腔的短路面上，且在緊靠側壁處。

所述激勵縫位于饋電波導上表面偏離波導中心線a/4處。

所述饋電波導由規則矩形波導改變部分寬邊和窄邊尺寸變形而成。

所述波導平面魔T采用1個功率分配膜片和2個阻抗調諧膜片實現四個端口的匹配，兩個輸入端口方向相互垂直。

所述等臂長不等功分波導H-T功分器包括波導輸入臂、第一波導輸出臂、第二波導輸出臂、功率分配膜片、阻抗相位調節塊和阻抗調諧膜片，波導輸入臂、第一波導輸出臂和第二波導輸出臂均為矩形開口波導，波導輸入臂、第一波導輸出臂和第二波導輸出臂組成T形結構，第一波導輸出臂和第二波導輸出臂臂長相等且兩輸出臂端口到與波導輸入臂寬邊中心線延長線的距離相等，波導輸入臂的兩個波導窄邊分別與第一波導輸出臂、第二波導輸出臂的其中一個波導窄邊相接，功率分配膜片位于波導輸入臂寬邊中心線延長線的一側，阻抗相位調節塊緊靠功率分配膜片且位于波導輸入臂寬邊中心線延長線的另一側，阻抗調諧膜片位于波導輸入臂與第一波導輸出臂、第二波導輸出臂的窄邊連接處。

本發明與現有技術相比的優點在于：

（1）本發明提出了一種寬頻帶高效率平板縫隙天線單元結構，采用多模波導饋電結構克服了傳統波導縫隙陣列天線由于諧振天線本質而導致的帶寬窄的缺點；對多模波導的激勵采用了縫隙耦合結構，與常規的采用波導口進行激勵的方式相比，此種形式具有更低的剖面；在輻射縫隙的上方引入輻射方腔，不但增加相鄰輻射縫單元之間的隔離度，同時提高了口徑效率；與傳統波導縫隙天線相比，此種天線形式效率更高。

（2）本發明波導饋電網絡提出了一種緊湊型等臂長不等功分波導H-T功分器，結構簡單、級聯方便；級聯組成的波導饋電網絡與饋電波導分布在同一層，不會增加陣列天線整體的剖面高度，減小了天線的體積。