[發明專利]一種矩形槽波導喇叭天線

有效

• 申請號: 201710402414.0
• 申請日: 2017-06-01
• 公開（公告）號: CN107069228B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 王抗美
• 申請（專利權）人: 南京信息職業技術學院
• 主分類號: H01Q13/02
• 分類號: H01Q13/02
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 王玉梅

本發明公開一種矩形槽波導喇叭天線，包括相互平行且位置相對的上導體板和下導體板，上導體板和下導體板的兩側邊通過介質支撐塊支撐并固定，在上導體板的中部向上外凸設置上凸部，在下導體板上對應上凸部外凸設置下凸部；上凸部與下凸部匹配形成矩形槽波導和喇叭天線，矩形槽波導與喇叭天線過渡連接；在上凸出部和下凸出部內設置匹配介質，匹配介質一端在矩形槽波導內，另一端在喇叭天線內。本發明的有益效果在于采用了槽波導作為微波信號的傳輸線，可傳輸較大的功率；實現了矩形槽波導結構形式的喇叭天線；在矩形槽波導與喇叭天線的連接位置附近利用填充介質改善了該處的匹配狀況，降低了反射系數，從而增強了有效的電磁波輻射。

技術領域

本發明涉及矩形槽波導喇叭天線技術領域，特別工作在毫米波、亞毫米波頻率范圍內的微波發射和接收裝置。

背景技術

在毫米波段，同軸線、微帶傳輸線的傳輸損耗顯著增加，多采用波導傳輸線，如矩形波導和圓波導等，但它們的口徑尺寸隨頻率增加明顯縮小，功率容量小且頻率高端損耗也明顯增加，功率容量受到限制。1952年Tischer.F.J第一次提出了槽波導的概念，70年代后期，Haris等人研制出一些矩形槽波導的元件，隨后圓形及其它截面形狀的槽波導也相繼出現。在毫米波及亞毫米波段，矩形波導的尺寸較小，增加了加工的難度，其傳輸損耗也隨頻率升高迅速增大，槽波導與矩形波導相比，它衰減小、色散低、功率容量高、加工方便，為毫米波及亞毫米波器件設計提供了一個選擇方向。

喇叭天線是一種應用廣泛的微波天線，它的結構簡單功率容量大，矩形槽波導喇叭天線是由矩形槽波導在終端處逐張開外延形成的喇叭口。矩形槽波導喇叭天線也擁有矩形槽波導的特點，如頻帶寬、衰減小等，可以作為初級輻射器或次級輻射器使用。矩形槽波導終端張開形成了喇叭天線，合理調整喇叭口的張角，可以控制喇叭的輻射特性，喇叭口的方向可以形成較好的電磁波定向輻射。但是，在口徑張開的位置矩形槽波導的尺寸發生了變化，存在著結構不連續的現象，存在嚴重的電磁波反射；喇叭口的終端面，電磁波從開口處向外輻射，喇叭與外空間的阻抗不匹配，同樣存在嚴重的電磁波反射。因此喇叭尺寸變化的不連續及開口端面的反射問題，也是喇叭天線研究的課題之一。

發明內容

本發明要解決的問題，在于現有的矩形槽波導喇叭天線在口徑張開的位置處矩形槽波導的尺寸發生變化，存在電磁波反射；喇叭口的終端面亦存在嚴重的電磁波反射的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供的矩形槽波導喇叭天線包括相互平行且位置相對的上導體板和下導體板，上導體板和下導體板的兩側邊通過介質支撐塊支撐并固定，在上導體板的中部向上外凸設置上凸部，在下導體板上對應上凸部外凸設置下凸部；上凸部與下凸部匹配形成矩形槽波導和喇叭天線，矩形槽波導與喇叭天線過渡連接，矩形槽波導與介質支撐塊平行；在上凸出部和下凸出部內設置匹配介質，匹配介質一端在矩形槽波導內，另一端在喇叭天線內，所述匹配介質至少一塊，每塊匹配介質之間設有間隙。

本發明從結構上可以看成是兩個部分構成：矩形槽波導和喇叭天線。矩形槽波導傳輸線是天線的饋線部分，將發射的微波能量傳輸至喇叭天線。矩形槽波導喇叭天線是在矩形槽波導基礎上，由矩形槽波導在終端處逐張開外延形成的喇叭口，矩形槽波導與喇叭天線之間的分界面上，因結構變化而造成了阻抗變化，結構不連續會引起電磁波的反射；在矩形槽波導和喇叭天線內添加匹配介質，用于調節該處的阻抗匹配，減小電磁波的反射。

進一步地，本發明矩形槽波導喇叭天線還包括端面覆蓋介質，端面覆蓋介質蓋于喇叭天線的信號輸出端的端面上。灰塵雜質通過喇叭口進入系統會帶來的眾多未知的干擾和影響，甚至損壞天線系統，端口面覆蓋介質位于槽波導喇叭口的端面上，可以將喇叭口封閉，保證系統的工作穩定，同時也有一定的阻抗匹配作用。端面覆蓋介質也可小于喇叭天線輸出端面的大小。

上述介質支撐塊、匹配介質和端面覆蓋介質的介電常數為2～5。