[發(fā)明專利]一種低副瓣槽隙波導(dǎo)駐波天線

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710377957.1
• 申請(qǐng)日: 2017-05-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107248612A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董興超;王宏建;薛飛;劉洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心
• 主分類號(hào): H01Q1/36
• 分類號(hào): H01Q1/36;H01Q1/50;H01Q13/20
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11472
• 代理人: 陳琳琳,楊青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于波導(dǎo)天線技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低副瓣槽隙波導(dǎo)駐波天線。

背景技術(shù)

副瓣電平是天線電性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，在很多具體應(yīng)用中，其重要性已排在增益和波束寬度指標(biāo)之前，例如在雷達(dá)技術(shù)中，為了提高抗干擾和反地面雜波的性能，要求副瓣盡量低。遠(yuǎn)距離噪聲干擾機(jī)和反輻射導(dǎo)彈都是利用對(duì)方天線的副瓣發(fā)揮作用。在通訊方面，為了提高頻譜容量，要求頻譜復(fù)用；為了提高衛(wèi)星軌道利用率，要求通信衛(wèi)星分布密集，于是為了降低天線之間的相互干擾，要求天線副瓣電平較低。

目前，低副瓣天線主要分為反射面天線和陣列天線兩大類以及特殊形式如透鏡天線等。反射面天線一般增益較高，波束容易控制，但是反射面天線口徑較大，加工精度要求很高；饋源不能與反射面集成，天線剖面很高；天線波束指向不容易控制，不易實(shí)現(xiàn)空間掃描，限制了其應(yīng)用范圍。陣列天線能夠?qū)崿F(xiàn)波束全空域快速掃描，具有多目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤、自適應(yīng)、天線波束控制靈活等特點(diǎn)，已越來(lái)越多的應(yīng)用于各種場(chǎng)景，如相控陣?yán)走_(dá)、連續(xù)波掃描雷達(dá)等。陣列天線種類很多，多為平面結(jié)構(gòu)，相比反射面天線，剖面很低。

目前高頻段天線結(jié)構(gòu)一般采用平板波導(dǎo)結(jié)構(gòu)或者基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。平板波導(dǎo)槽天線不存在介質(zhì)損耗和輻射損耗，適用于高增益、高效率的天線設(shè)計(jì)，但是天線陣饋電網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，體積笨重；頻率越高，天線加工精度要求越高，天線成本越高，且天線工作頻段很窄；基片集成波導(dǎo)天線工作頻段較寬，當(dāng)工作頻率很高時(shí)，由于介質(zhì)存在，天線歐姆損耗和介質(zhì)損耗嚴(yán)重，導(dǎo)致天線效率很低。槽隙波導(dǎo)技術(shù)突出優(yōu)勢(shì)在于結(jié)構(gòu)全金屬化，不存在介質(zhì)，因而不存在介質(zhì)損耗，當(dāng)天線工作頻率很高時(shí)，天線效率很高，且槽隙波導(dǎo)天線帶寬較寬，同時(shí)克服了天線帶寬和效率的缺點(diǎn)。另一方面，當(dāng)天線工作頻率較高時(shí)，波導(dǎo)寬邊與窄邊的連接問(wèn)題必須考慮，對(duì)于平板波導(dǎo)槽陣天線，寬邊與窄邊若出現(xiàn)縫隙或銜接平坦度不夠，會(huì)嚴(yán)重影響天線性能，而槽隙波導(dǎo)天線加工時(shí)無(wú)需考慮金屬波導(dǎo)邊的連接問(wèn)題，而因天線加工精度要求低，成本低，應(yīng)用前景非常廣泛。

隙波導(dǎo)天線不僅天線帶寬較寬，且天線效率較高，成本較低。目前采用隙波導(dǎo)技術(shù)設(shè)計(jì)的天線種類較少，需要進(jìn)一步充分利用隙波導(dǎo)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以降低高頻段天線設(shè)計(jì)中存在的加工精度高，魯棒性差，成本過(guò)高的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種低副瓣槽隙波導(dǎo)駐波天線，該槽隙波導(dǎo)駐波天線是一種新型的隙波導(dǎo)天線，對(duì)于擴(kuò)大隙波導(dǎo)天線的種類具有一定的意義；而且該天線具有低副瓣的優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種低副瓣槽隙波導(dǎo)駐波天線，所述天線包括：饋電端口1、上平板2、短路墻3和下平板4，其中，所述饋電端口1設(shè)置在下平板4的前端處；在所述上平板2上設(shè)有輻射槽陣5；在所述下平板4上設(shè)有周期性排布的金屬柱6，所述金屬柱6上表面形成高阻抗表面，所述短路墻3在天線的末端處連接上平板2和下平板4。

優(yōu)選的，所述天線為全金屬結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述饋電端口1采用Ku頻段標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)。

優(yōu)選的，所述輻射槽陣5由21個(gè)徑向長(zhǎng)槽組成，交替排列于波導(dǎo)寬邊中心線兩側(cè)。

優(yōu)選的，所述金屬柱6為長(zhǎng)方體，在波導(dǎo)寬邊中心線的兩側(cè)，分別對(duì)稱設(shè)置三排金屬柱6。

優(yōu)選的，所述輻射槽陣5的徑向槽間距為二分之一波導(dǎo)波長(zhǎng)，短路墻3距最近輻射槽間距為四分之一波長(zhǎng)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、本發(fā)明在設(shè)計(jì)低副瓣槽隙波導(dǎo)駐波天線的過(guò)程中，首先將槽隙波導(dǎo)等效為矩形波導(dǎo)，然后按照天線低副瓣設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)槽隙波導(dǎo)天線，該方法避免了直接設(shè)計(jì)槽隙波導(dǎo)低副瓣天線，是一種快速有效的設(shè)計(jì)方法；

2、本發(fā)明的天線的饋源采用標(biāo)準(zhǔn)Ku波段的矩形波導(dǎo)端口，饋電結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，天線具有良好的輻射性能，成本低，易于工程實(shí)現(xiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的低副瓣槽隙波導(dǎo)駐波天線的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的低副瓣槽隙波導(dǎo)駐波天線的正視圖；

圖3為本發(fā)明的低副瓣槽隙波導(dǎo)駐波天線等效電路圖；

圖4為槽隙波導(dǎo)傳輸線二維色散表；

圖5為槽隙波導(dǎo)傳輸線一維色散表；

圖6為駐波天線輻射槽單元?dú)w一化槽電壓圖；

圖7為所設(shè)計(jì)槽隙波導(dǎo)天線-25dB副瓣電平仿真及計(jì)算輻射方向圖；

圖8為所設(shè)計(jì)槽隙波導(dǎo)天線-30dB副瓣電平仿真及計(jì)算輻射方向圖；

圖9為所設(shè)計(jì)槽隙波導(dǎo)天線回波損耗圖。

附圖標(biāo)記：

1、饋電端口 2、上平板 3、短路墻 4、下平板