[實用新型]螺旋天線系統

有效

• 申請號: 201721063219.1
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN207217758U
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 張健穹;趙瑋琛;劉慶想;李相強;梁源
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q21/00;H01Q1/50
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙)51227
• 代理人: 李順德

技術領域

本實用新型涉及微波傳輸線和陣列天線技術，特別是高功率陣列天線及其饋電系統，具體涉天線陣列側饋式饋電網絡及螺旋天線系統。

背景技術

陣列天線發展迅速，形式多種多樣，有賦形天線陣、相控陣、低副瓣天線陣等，在設計應用中，陣列天線的饋電網絡是關鍵核心的部分。單元的排列方式確定后，需要綜合考慮空間結構和損耗問題等采用合適的饋電方式，并根據天線陣的結構確定饋電網絡的整體空間布局，最終讓每個天線單元都能取得它所需要的電流幅度和相位,根據平面陣列天線理論可知，各單元激勵幅度的均勻分布有利于提高天線陣的口徑效率和方向性系數，因此，為了獲得較高的陣列輻射效率，需要在饋電系統設計時盡可能實現等幅饋電輸出。

饋電系統實際上是一個廣泛的概念，不論陣列的單元天線是何種形式，具體包含多少單元數目，每個陣列天線總需要一個對應的饋電系統，但不同陣列天線的饋電系統需要滿足不同的要求，其結構形式也會有所不同。在高功率微波領域中，通常要求高功率陣列天線的饋電系統具有高功率容量，而在某些特殊條件下，饋電系統還需要具有外形緊湊的特點。近年來，隨著高功率微波技術的發展，人們也探索出許多適用于高功率微波輻射的天線形式，尤其是陣列天線通過增加單元數目和優化各個單元的空間位置分布方式可以獲得很高的增益，從而得到了廣泛應用。例如根據縫隙天線和矩形諧振腔理論設計出的矩形波導寬邊偏置縱向縫隙天線陣或窄邊縫隙行波天線陣[楊一明，袁成衛,錢寶良.波導縫隙陣列天線高功率應用探索[J].強激光與粒子束,2013,10:2648-2652]、[尚文惠，廖斌2.45GHz大功率矩形波導寬邊縫隙陣列天線陣的設計[J].真空電子技術，2016,04:20-23.]，他們采用的是在波導的寬邊或窄邊按規律開出多個縫隙組成縫隙陣的方式，波導內的傳輸場直接在縫隙處產生輻射，縫隙產生的輻射強度和相位由縫隙的傾角和間距控制。同時，微帶貼片天線陣也被驗證可以應用于高功率微波領域[徐剛，廖勇，謝平，孟凡寶，唐傳祥.寬帶高功率貼片天線陣列輻射特性[J].強激光與粒子束，2010，12：2955-2958]、 [A.Chaoloux,F.Colombel,M.Himdi,J.L.Lasserre,P.Bruguiere,P.Pouliguen,P.Potier High Gain and Low Losses Antenna Array for High Power Microwave Applications,in The 8^thEuropean Conference on Antenna and Propagation,1705-1709 2014]，其多采用多個功分器級聯形成并聯饋電網絡，結構較為復雜，因此難以應用在單元數目較多的場合，而在X波段以上的高頻段，也有學者提出了徑向波導作為功分器對微帶陣列天線進行饋電的形式。另外，也有學者提出了一種可運用于高功率微波領域的新型徑向線螺旋陣列天線的設計理念，采用類似饋電探針激勵的原理使用耦合饋電探針從饋電波導內提取能量并向輻射單元饋電 [Nakano H,Takeda H,Homma t,et al.Extremely low-profile helix radiating a circularly polarized wave[J].IEEE Trans on Antennas and Propagation,1991,39(6):754-756]、[張健穹，劉慶想，李相強，等三角形柵格矩形徑向線螺旋陣列天線的設計[J].強激光與粒子束， 2009,24(4):584-587.]、[馬睿，劉慶想，李相強，張健穹、丁艷峰，64單元矩形徑向線陣列天線饋電網絡的設計[J].強激光與粒子束，2011,23(11):3131-3134.]，徑向線內微波由同軸波導輸入，經模式轉換器轉換為可以在徑向線內傳播的TEM波，同軸波導入口位于徑向線的中心，微波在徑向線內從入口向四周均勻傳播。目前對螺旋陣列天線的饋電主要是采用徑向線作為饋電波導，其入口必須位于徑向線下底板的中心，但由于饋電波導前端結構的影響，在縱向空間受限的情況下，有時很難將饋電波導入口放在下底板中心。