[發明專利]錐狀波束掃描CTS天線

在審

• 申請號: 201710759246.0
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107645031A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 齊世山;印倩;吳文;劉亮亮;王軼豪
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H01Q1/12
• 分類號: H01Q1/12;H01Q1/50;H01Q13/02;H01Q19/13
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 吳茂杰

技術領域

本發明涉及微波毫米波天線領域，特別是一種頻帶寬、增益高、波束穩定的錐狀波束掃描CTS天線。

技術背景

CTS(Continuous Transverse Stub，連續橫向枝節)天線，通過在平板波導上開設橫向縫隙，并在縫隙的兩個長邊放置金屬檔板以減小反射。由于CTS天線饋電結構簡單，對加工精度和介質材料不敏感，輻射效率高，因此成為高增益天線研究的重要方向。

中國發明專利申請“拋物盒饋電多波束CTS平板天線”(申請號：2017103329527，申請日：2017.05.16)公開了一種拋物盒饋電多波束CTS平板天線，包括平板波導CTS陣列、2個拋物反射面饋電盒和6個波導喇叭。該裝置將兩個相同的拋物反射面饋電盒對稱放置在平板波導CTS陣列兩側端口，與CTS陣列相連；每個拋物反射面饋電盒的焦點處各放置1個波導喇叭，其最大輻射方向對準拋物盒反射面的中心位置；焦點位置的波導喇叭兩側分別放置一個相同的波導喇叭；每個拋物盒放置的三個波導喇叭均在垂直于拋物盒反射面幾何中心和焦點連線的直線上。通過分時激勵CTS陣列一側的三個波導喇叭，實現波束在H面的掃描功能；通過分時激勵CTS陣列兩側相同位置的波導喇叭，實現波束在E面分時雙波束功能。

雖然該天線具有E面分時傾斜雙波束、H面波束掃描的特點，但同時具有下列缺點：1、該天線兩個拋物饋電盒和CTS陣列在同一平面上，尺寸較大；2、該天線采用普通矩形波導作為一級饋源，受到矩形波導喇叭的限制，帶寬較窄；3、該天線雖然將焦點處的波導喇叭最大輻射方向指向拋物面的幾何中心，但由于拋物線結構的不對稱，置于焦點兩側的波導喇叭輻射的能量沒有全部照射到CTS陣列端口，因此增益有所降低，天線性能較差。

總之，現有技術存在的問題是：波束掃描CTS天線尺寸較大、帶寬較窄、增益低，不能滿足5G通信、精密測量、火控、偵查校射、空間探測以及導彈制導等雷達跟蹤技術的需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種錐狀波束掃描CTS天線，頻帶寬、增益高、波束穩定。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種錐狀波束掃描CTS天線，包括H面加脊喇叭1、Pillbox偏置拋物盒2、U型平板彎頭3和平板波導CTS陣列4；

所述平板波導CTS陣列4置于Pillbox偏置拋物盒2上方，其一側與U型平板彎頭3一端相連，所述的U型平板彎頭3的另一端與Pillbox偏置拋物盒2的口徑端口相連；

所述H面加脊喇叭1置于與Pillbox偏置拋物盒2反射面相對的Pillbox偏置拋物盒2側壁上，其相位中心對準Pillbox偏置拋物盒2反射面上某一固定點。本發明與現有技術相比，其顯著優點為：

1、頻帶寬：采用H面加脊喇叭作為一級饋源，彌補普通波導喇叭帶寬較窄的缺點，拓寬天線帶寬；

2、增益高：將H面加脊喇叭的相位中心對準拋物線上一固定點，優化固定點的位置，使H面加脊喇叭在左右移動時，大部分能量均能照射到CTS陣列端口，提高天線增益和輻射效率。

3、波束穩定性好：工作頻率較小時，由于波長限制，根據Pillbox偏置拋物線的-10dB照射波束寬度設計的一級饋源喇叭的尺寸較大，此時采用機械掃描控制H面波束，在一定波束掃描角度內，天線方向圖較穩定。。

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1是本發明錐狀波束掃描CTS天線三維結構示意圖。

圖2是圖1中Pillbox偏置拋物盒三維結構示意圖。

圖3是圖1中U型平板彎頭三維結構示意圖。

圖4是圖1中平板波導CTS陣列三維結構示意圖。

圖5是圖4中CTS單元三維結構示意圖。

圖6是圖1中H面加脊喇叭俯視圖。

圖7是圖1中H面加脊喇叭剖視圖。

圖8是圖2中Pillbox偏置拋物盒俯視圖。

圖9是圖3中U型平板彎頭側視圖。

圖10是圖5中CTS單元側視圖。

圖11是金屬柵側視圖。

圖12是H面加脊喇叭放置在焦點處時E面增益方向圖。

圖13是H面加脊喇叭左右移動時H面增益方向圖。

圖14是H面加脊喇叭左右移動時S參數仿真圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明一種錐狀波束掃描CTS天線，

包括1個H面加脊波導喇叭、1個Pillbox偏置拋物盒、U型平板波導和平板波導CTS陣列；