[發明專利]一種毫米波的全金屬圓極化和線極化“8”字形波束天線

有效

• 申請號: 201310673506.4
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN103700938A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 周金芳;徐飛;吳錫東;邵正超;陸曉斌
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01Q1/50
• 分類號: H01Q1/50;H01Q1/36;H01Q13/00;H01Q21/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及一種毫米波的天線，尤其是涉及一種毫米波的全金屬圓極化和線極化“8”字形波束天線。

背景技術

縫隙天線的研究最早開始于20世紀40年代。1946年，H.?G.?Booker提出了縫隙天線的概念，但在當時并沒有引起廣泛的注意。隨著研究的發展，波導縫隙天線由于其本身具有的效率高，結構緊湊，口徑分布可以獨立控制，加工和安裝簡單等優點，得到了廣泛的重視和應用。目前，波導饋電的縫隙天線在地面、艦載、機載、導航、氣象、航管、信標和機載雷達等領域得到了廣泛的應用。目前已經投入使用的波導縫隙天線主要在軍事方面，其中包括俄羅斯的“珍珠”機載火控雷達、英國馬可尼公司和韓國聯合研制的X波段衛星SAR、加拿大星載RadarSAT等等。機載雷達中的拋物面天線現已普遍被波導寬邊開縫的平板縫隙天線替代。我國也已將平板縫隙天線技術成功應用到機載火控雷達、無人機載SAR等領域，也成功地將波導窄邊開縫的行波天線陣技術應用到具有超低副瓣的機載預警雷達等領域。

由于波導縫隙天線具有諸多獨特的優點，具有廣闊的應用前景，所以波導縫隙天線的研究一直受到人們的重視。近年來，為了適應雷達和導彈制導等設備對于天線極化性能的要求，人們對波導縫隙天線的極化特性做了專門的研究。2003年，T．Hirano，J．Hirokawa等在波導終端短路情況下采用在波導寬邊開交叉縫的形式，并在輻射縫與終端間采用交叉縫匹配，并利用矩量法對天線陣列進行了分析，實現了駐波在1.5以下的帶寬為5.6?%，在關心角度內測試軸比小于1.5?dB的圓極化天線。2004年，Giorgio?Momisci，Giuseppe?Mazzarella等提出在矩形波導寬邊開縫，形式類似于T形，從波導一端饋電，在另一端進行匹配，可以分別實現左旋和右旋圓極化，文獻討論了調整兩個縫隙的長度、距離及夾角可以實現軸比在主輻射方向小于0.2?dB。隨后，在2006年，G．Mongtisci將早前設計的類似T形的圓極化縫隙單元擴展設計為圓極化縫隙陣列。2011年，Mehdi?Salari等人設計了一種新型波導縫隙天線單元和陣列結構，天線單元包括一個矩形饋電波導和一個輻射單元，在波導寬壁偏離中心線四分之一長度的位置開X型耦合槽，將能量耦合到輻射單元的V型輻射開槽，實現了波導窄邊方向的圓極化，副瓣很低，軸比小于0.5?dB。

然而，上述波導縫隙天線結構只針對圓極化實現做了相應研究，應用于機載雷達等應用時不可避免地會遇到一定的局限性。機載雷達的一個重要應用是動態目標檢測，現代戰爭和反恐斗爭對機載雷達檢測動目標的能力提出了更高要求，不僅需要提高機載雷達在副瓣雜波區的動目標檢測能力，更重要的是應具備在主瓣雜波區的動目標檢測能力，這就需要天線可實現空間合成和差波束，并且在天線波束形狀上具有特定要求。同時探測不同角度的目標，就需要天線在特定角度上具有最大輻射，通常可采用寬波束天線或者類“8”字形波束天線結構。目前，在毫米波段利用波導結構設計寬帶圓極化和線極化“8”字形波束天線的報導相對較少，性能也不夠理想，這局限了其在航空航天、機載雷達方面的應用前景。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，設計了一種毫米波的全金屬圓極化和線極化“8”字形波束天線。

本發明的技術方案是：

一、一種毫米波的全金屬圓極化和線極化“8”字形波束天線

本發明包括兩個矩形饋電波導、兩個天線輻射單元和雙T型波導分支器；兩個天線輻射單元分別安裝在兩個相互連接的矩形饋電波導上，兩個矩形饋電波導的輸入端分別與雙T型波導分支器的兩個輸出端連接，兩個矩形饋電波導相互連接形成的夾角為0~180度。

所述的兩個矩形饋電波導：一端均為空心傳導腔體，兩個矩形饋電波導另一端為同一個金屬短路塊，兩個空心傳導腔體連接在金屬短路塊上形成的夾角為0~180度，空心傳導腔體的寬壁上開有十字形耦合縫隙，十字形耦合縫隙的中心點位于空心傳導腔體寬邊中垂線上，十字形耦合縫隙的十字方向均與空心傳導腔體寬邊中垂線成45度夾角；

所述的天線輻射單元：天線輻射單元的矩形輻射腔體上表面沿兩個對角線方向各設有一對中心對稱布置的等腰三角形輻射槽，一對等腰三角形輻射槽的兩個等腰三角形輻射槽的頂點相對布置，等腰三角形輻射槽底邊的垂直平分線均位于在矩形輻射腔上表面的對角線上，矩形輻射腔體固定在矩形饋電波導的十字形耦合縫隙正上方；

所述的雙T型波導分支器：雙T型波導分支器的E臂和H臂為輸入端，兩個側臂為輸出端，雙T型波導分支器的兩個側臂分別與矩形饋電波導的兩個空心傳導腔體通過延長波導連接。