[發明專利]一種用于展寬行波陣頻掃角范圍的波導窄邊頻掃天線

在審

• 申請號: 202011419914.3
• 申請日: 2020-12-06
• 公開（公告）號: CN112467363A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 高坤;宗耀;羅丁利;張軍;楊亞兵;李鑫;李超;席安安;張晨光;閆興鋒
• 申請（專利權）人: 西安電子工程研究所
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q13/20;H01Q21/06
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

本發明涉及一種用于展寬行波陣頻掃角范圍的波導窄邊頻掃天線，屬于天線技術領域。在普通波導窄邊行波天線的基礎上,通過增加漏斗型金屬枝節，將普通直波導改進為一種新型的波導窄邊慢波線波導，將線陣的頻率掃描角范圍擴展至普通波導的三倍。應用該寬角度波導窄邊斜縫頻掃線陣組成的波導窄邊縫隙天線陣面，具有低成本、寬角度相頻掃的特點，可被廣泛應用于低成本、高性能的偵察雷達領域。

技術領域

本發明屬于天線技術領域，提出了一種用于展寬行波陣頻掃角范圍的波導窄邊頻掃天線設計方法。可被廣泛應用于低成本、高性能的偵察雷達領域。

背景技術

兩維有源相控陣天線具有波束掃描靈活和目標測量精度高等方面的優勢，但現階段面臨高成本、高功耗、散熱要求高等問題。相比于兩維有源相相掃天線，相頻掃天線由于其低成本、可實現兩維掃描等特點，近些年來被深入研究并應用。頻率掃描天線形式簡單、結構緊湊、成本低、波束轉換速度快等優勢，更利于實現系統的集成化和小型化，但其缺點是頻帶內可實現的掃描角度范圍較小。例如在某工作頻段，采用普通直波導制作而成的波導縫隙天線，在11％的帶寬內頻掃角范圍最大約為10度，可實現的頻掃角范圍較小。

頻率掃描天線掃描范圍小的缺點，引入慢波線結構可以解決這個問題。微帶慢波線、帶狀線慢波線、共面波導慢波線具有低剖面、輕量化的優點，所寬角度微帶頻掃天線陣列已經被大量的研究和應用，但此類慢波線在毫米波段損耗較大，無法滿足使用要求。近年來復合左右手材料應用于頻掃天線陣列，實現其低副瓣和寬角多掃描，但這種材料在工程實現較難。此外基片集成波導縫隙寬角度頻掃天線陣列也成為研究的熱點，但這種陣列寬度較寬，無法應用于寬角度相頻掃陣列。波導慢波線損耗較低，目前已報道的集中于沿波導E面彎曲形成慢波線的方式，但這種結構形式構成的寬角度頻率掃描陣列通常有體積、重量大的缺點，且無不能適用用于一維寬角度頻控掃描、另一維相控掃描的天線陣列。

發明內容

要解決的技術問題

為了克服現有頻掃天線陣列頻掃范圍受限的問題，本發明提出了一種展寬行波陣頻掃角范圍的波導窄邊頻掃天線。

技術方案

一種用于展寬行波陣頻掃角范圍的波導窄邊頻掃天線，其特征在于在波導窄邊的上下沿周期性地均勻加載漏斗型金屬枝節，周期間距為d₂，在波導窄邊開斜縫使得天線向空間輻射電磁波能量，開縫周期為d₁，其關系為：d₁＝2×d₂。

所述的漏斗型金屬枝節由三角部分和矩形部分組成，三角部分的尺寸為h₁×b₁，矩形部分的尺寸為h₂×b₂，h為漏斗型枝節的總深度，h＝h₁+h₂；調節漏斗型金屬枝節的h₁、b₁、h₂、b₂的尺寸可以實現波導窄邊慢波線的阻抗匹配，保證波導窄邊縫隙天線能夠將射頻能量的高效輻射。

一種由所述的用于展寬行波陣頻掃角范圍的波導窄邊頻掃天線組成的陣列天線，其特征在于包括6個波導窄邊頻掃天線。

有益效果

本發明提出的一種展寬行波陣頻掃角范圍的波導窄邊頻掃天線，可高效擴展波導窄邊斜縫頻掃陣列帶內的頻掃角范圍，應用該寬角度波導窄邊斜縫頻掃線陣組成的波導窄邊縫隙有源天線陣面，具有低成本、寬角度相頻掃的技術優勢，可在工程實踐中被廣泛應用推廣。與現有技術相比，低損耗、大頻掃范圍：本發明利用周期性地均勻加載漏斗型金屬枝節實現了一種小型波導窄邊慢波線結構，該結構具有尺寸小、低損耗的特點，同時展寬了波導窄邊斜縫頻掃天線的頻率掃描角范圍(在10.7％帶寬內頻掃范圍為31.5度，傳統波導的頻掃范圍為10度)。

附圖說明

圖1為波導窄邊漏斗型慢波線結構示意圖