[發明專利]一種高交叉極化的波導縫隙陣天線

無效

• 申請號: 201310489070.3
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103682650A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 趙泓懿;薛兆璇;王旭艷
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H01Q13/06
• 分類號: H01Q13/06;H01Q21/24;H01Q1/38
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

技術領域

本發明涉及一種高交叉極化的波導縫隙陣天線，特別是涉及對稱脊波導寬邊中心開縫天線微擾金屬膜片的應用，屬于天線技術領域。?

背景技術

由波導縫隙天線的輻射原理可知，通過切斷波導表面電流的流線來激勵電場，激勵強度與截斷處電流的密度以及縫隙的長度有關。波導表面的電流分布如圖1所示。?

波導輻射縫隙的切縫形式如圖2所示。通常波導窄邊切縫天線的縫隙形式如圖中縫隙4所示，寬邊切縫的縫隙形式如圖中縫隙1所示。縫隙1開在波導寬邊中心線偏置X處，在常規波導中，開在波導寬邊中心線處的縫隙由于不切割表面電流，所以不能產生輻射場。?

一般的波導是關于中心線對稱的，對主模而言，開在波導中心線的縱向縫隙由于不切割電流線，所以不產生輻射場。Julius?green和Harold?Slmitkin等人所提出非對稱脊波導寬邊開縫縫隙陣天線。由于不對稱脊波導沿寬邊中心線兩邊不對稱，使得波導內場中心發生了位移dx，縫隙開在波導寬邊中心線上，而不在波導內場的中心線上，因此該縫隙能夠產生輻射場，圖3所示為寬邊中心開縫的不對稱脊波導。通過改變脊波導的不對稱程度，就可以控制波導內場中心的位置，從而達到改變場中心位移dx，以控制縫隙的輻射電平，實現天線口徑的加權。?

為了補償相鄰單元之間180°的相位差，在不對稱脊波導中心線開縫的陣列天線中，必須使用波導不對稱段的方向來進行補償。相鄰縫隙對應的脊波導段的相接處，存在槽深b1及b2的不連續性，為了減小不連續性的影響，同時也為了加工的方便，在不連續處采用圓弧過渡。如圖4所示。?

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的設計難度大，產品加工周期長，產品質量重的不足，提供一種對稱脊波導寬邊中心開縫天線的設計。?

本發明的技術解決方案一是：一種高交叉極化的波導縫隙陣天線，包括脊波導、脊、波導輻射縫隙還包括微擾金屬膜片，在脊波導的內部，脊兩側的脊槽深度相等；波導輻射縫隙位于脊波導寬邊的中心線上；微擾金屬膜片的數量與波導輻射縫隙的數量一致，相鄰兩個微擾金屬膜片交錯的處于相鄰兩個波導輻射縫隙的兩側，用于補償相鄰兩個波導輻射縫隙之間180°的相差。?

本發明技術方案二是：一種高交叉極化的波導縫隙陣天線，包括脊波導、脊、波導輻射縫隙；脊波導、脊、波導輻射縫隙構成不對稱脊波導內腔結構，還包括微擾金屬膜片，微擾金屬膜片的數量與波導輻射縫隙的數量一致，相鄰兩個微擾金屬膜片交錯的處于相鄰兩個波導輻射縫隙的兩側。?

本發明技術方案三是：一種高交叉極化的波導縫隙陣天線，包括矩形波導和波導輻射縫隙；其特征在于：還包括微擾金屬膜片，微擾金屬膜片的數量與波導輻射縫隙的數量一致，相鄰兩個微擾金屬膜片交錯的處于相鄰兩個波導輻射縫隙的兩側。?

所述的波導輻射縫隙處于矩形波導的寬邊中心線上。?

所述的波導輻射縫隙的寬度為w，w的選取范圍為0<w<s，s為脊的寬度。?

所述的波導輻射縫隙的數量大于等于2個。?

所述的微擾金屬膜片的高度h的選取范圍為0<h<d；厚度e的選取范圍為0<e<s/2；長度L的選取范圍為(λ_g/4)<L<(3λ_g/4)，其中λ_g為所選取波導對應工作頻率下的波導波長，s為脊的寬度，脊的高度=b-d。?

所述的微擾金屬膜片的形狀為長方體，或者圓柱體或不規則形體。?

本發明的設計原理：通過在波導腔體內部加入一定尺寸的金屬膜片，其作用是改變在波導寬邊內壁縫隙兩側的電流線流經路徑，從而獲得等效的縫隙偏置量dx；通過金屬膜片的插入深度來調節輻射縫隙的等效偏置量dx，從而實?現輻射縫隙的幅度加權。?

本發明與現有技術相比有益效果為：?

1、本發明通過對傳統不對稱脊波導寬邊中心縫隙天線陣設計方法的改進，采用對稱脊波導寬邊中心開輻射縫隙設計，并在縫隙邊緣處向波導內腔方向加載微擾金屬膜片的方法，降低了天線整體的設計難度。?

原有的設計方法對于不同的場中心偏置量dx，縫隙對應的波導截面b1、b2都不一樣，并且b1、b2在控制dx的同時，還必須保證波導波長不變，設計難度較大。本文所提出的設計方法，b1、b2選取相同的值，通過在縫隙一側加載金屬膜片的高度h控制dx，由于加載的金屬膜片的厚度e可以控制在加工所允許的盡可能小的尺寸，其沿波導內腔方向的加載不會對傳播方向波導波長造成明顯影響。所以，該設計方法可以降低天線整體的設計難度。?