[發明專利]一種有限帶寬內大掃描角的串饋波導縫隙頻率掃描天線

有效

• 申請號: 201910673117.9
• 申請日: 2019-07-24
• 公開（公告）號: CN110504547B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 楊明磊;胡曉宇;陳思思
• 申請（專利權）人: 西安中電科西電科大雷達技術協同創新研究院有限公司
• 主分類號: H01Q13/02
• 分類號: H01Q13/02;H01Q13/20;H01Q1/36;H01Q1/52;H01J23/24;H01P3/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 楊春崗;陳宏社

一種有限帶寬內大掃描角的串饋波導縫隙頻率掃描天線，包括波導慢波結構、縫隙板和喇叭結構，所述的波導慢波結構由直線波導段和連接直線波導段的彎頭組成，該彎頭為180°彎頭，彎頭設有不同的倒角；喇叭結構由喇叭口和隔板組成，該喇叭口之間設置有與N個縫隙相對應的N+1個隔板，每個隔板分別位于縫隙板中相鄰縫隙中心的上方，且與喇叭口構成一體；能量從波導慢波結構的一端輸入，通過喇叭結構輻射向自由空間，另一端連接匹配負載。通過對波導慢波結構、喇叭結構的優化減小了損耗。工作頻段為15.7GHz～17.2GHz，方位掃描角可達到?65°～45°。本發明可通過結構參數的縮放，適用于微波和毫米波等不同波段。

技術領域

本發明屬于微波天線技術領域，具體涉及波導縫隙天線技術領域中的一種有限帶寬內大掃描角的串饋波導縫隙頻率掃描天線，可用于雷達衛星等無線通信領域。

背景技術

對于雷達天線波瓣能作快速而靈活掃描的要求，僅靠天線的機械運動是無法實現的，于是人們就在雷達領域中引入電掃描天線技術。目前天線電掃描技術主要有以下幾種:相位掃描、頻率掃描、時延掃描和電子饋電開關掃描等。其中應用較多的是相位掃描和頻率掃描。直接利用移相器控制天線陣中各個單元的饋電相位實現波束掃描，構成通常的相控陣天線。相控陣單元數比較多時，整體系統比較復雜，且制造成本昂貴。通過改變天線的工作頻率來改變天線單元間的相位關系，也可實現波瓣指向的改變，即構成頻率掃描天線。

頻率掃描天線通常為波導縫隙或微帶貼片組成的直線陣或面陣結構。波導縫隙天線通過在波導上開縫使能量輻射出去，可分為行波型縫隙陣和駐波型縫隙陣。駐波型縫隙陣在工作頻率改變時，性能急劇下降，不能用作頻掃天線。行波型縫隙陣在工作頻率改變時，各縫隙輻射波間存在相位差，天線陣列等相位面發生變化，因此通過改變頻率就可以調節天線波束指向。但是，上述天線在窄頻帶內波束掃描角度較小，無法實現天線在窄頻帶內的寬角度波束掃描。并且在天線陣元數較多時，反射波在中心頻點同相疊加，中心頻點處損耗巨大導致天線不可用。

例如，安徽耀峰雷達科技有限公司在其申請的名稱為“有限帶寬內基于混合饋電結構的低損耗頻率掃描天線平面陣列”(申請號：CN201811256266.7，公開號：CN109193152A)的專利中提出了一種頻率掃描天線，該頻掃陣列由若干個平行子陣構成，包括雙層微帶貼片陣列、金屬地板、E面彎波導、波導縫隙與微帶線電磁耦合饋電結構、波導功分器、180°彎頭。通過采用若干個平行子陣列，將窄邊縫隙耦合的波導慢波線結構作為饋線，通過混合耦合饋電結構應用于陣列中。在所需工作帶寬內掃描角度為-30.5°～29.5°。掃描范圍小，而且饋電結構復雜。

例如，南京理工大學在其申請的名稱為“一種基于標準矩形波導的大角度混合饋電頻率掃描天線”(申請號：CN201711328624.6，公開號：CN108155462A)的專利中提出了一種頻率掃描天線，該頻掃天線包括從上至下依次設置的標準矩形波導慢波線、下層微帶、中間泡沫層和上層微帶，標準矩形波導慢波線包括直線波導段和連接直線波導段的彎頭，在直線波導段中心位置設置裂縫。該天線主波束掃描角范圍為-46.3°～45.5°。該天線采用微帶層、泡沫層、介質板來實現波導縫隙天線的大角度掃描，結構比較復雜。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種有限帶寬內大掃描角的串饋波導縫隙頻率掃描天線，用于解決頻掃天線掃描角度小和結構復雜的技術問題。

為實現上述目的，一種有限帶寬內大掃描角的串饋波導縫隙頻率掃描天線，包括波導慢波結構、縫隙板和喇叭結構，所述的波導慢波結構由直線波導段和連接直線波導段的彎頭組成，該彎頭為180°彎頭，彎頭設有不同的倒角；所述的縫隙板覆蓋于波導慢波結構的上方，且與直線波導段中心相對應的位置設置有N個縫隙，所述的喇叭結構由喇叭口和隔板組成，該喇叭口之間設置有與N個縫隙相對應的N+1個隔板，每個隔板分別位于縫隙板中相鄰縫隙中心的上方，且與喇叭口構成一體；所述的喇叭結構關于Z軸對稱分布。