[發明專利]基于波導縫隙天線的波束聚束陣列結構

有效

• 申請號: 202011481095.5
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112688082B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 武春風;劉巧;秦建飛;易亮;劉洋;朱鍵華
• 申請（專利權）人: 航天科工微電子系統研究院有限公司
• 主分類號: H01Q13/10
• 分類號: H01Q13/10;H01Q1/36;H01Q1/50;H01Q21/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 賈年龍

本發明公開了一種基于波導縫隙天線的波束聚束陣列結構，屬于天線領域，包括無上寬面彎曲波導網絡、縫隙陣列曲面；無上寬面波導網絡包括無波導上寬面輸入矩形波導、無波導上寬面功分饋電網絡、無上寬面矩形波導網絡和波導短路板；縫隙陣列曲面包括縫隙單元等，本發明可以有效地在天線輻射的H?面或E?面形成波束聚焦的效果，其聚焦點位于縫隙陣列曲面的圓心位置，在較近的距離內達到了能量聚集及聚束的效果，滿足了微波加熱領域天線在較近的距離內時的使用需求。

技術領域

本發明涉及波導縫隙天線領域，更為具體的，涉及一種基于波導縫隙天線的波束聚束陣列結構。

背景技術

波導縫隙天線是通過在波導壁上開縫，以切割壁面電流的方式來輻射電磁波為主要工作原理，它是由波導端口或縫隙諧振的方式進行饋電。波導縫隙天線具有結構緊湊，功率容量大，輻射效率高，重量體積適中，易實現較高的增益等優點，在現代電子工業中占據著重要的位置，其被廣泛地用于國防工業的各個鄰域，如：地面雷達站、機載艦載雷達、導航等。

近年來，大功率微波作為輻射源被廣泛地應用于材料的熱處理、等離子體加熱等領域。對于上述領域，其主要原理既是利用大功率微波攜帶的能量以用于加熱受輻照物質。在這些微波加熱領域，利用輻射器(天線)發射的電磁波往往需要具有聚束能力以提高整體的加熱效果。

在利用天線輻射電磁波時，通常利用其在遠場區域形成的類高斯束來達到能量聚集的效果。為了提高天線輻射功率及其方向性，輻射天線往往需要采用陣列的形式。對于陣列天線來說，其陣列中的單元越多輻射功率越大。但是，根據其輻射遠場距離r、波長λ和口徑D的關系式r＝2D²/λ可知，其遠場輻射距離r隨著口徑變大而增大。對于某些微波加熱領域中，需求天線在較近的距離內(小于最低遠場距離r)達到能量聚集及聚束的效果，如此，需求天線在小于最低遠場距離內也可以達到波束聚束的效果。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于波導縫隙天線的波束聚束陣列結構，實現了波導縫隙天線在H面的波束聚焦效果，其聚焦點位于縫隙陣列曲面的圓心位置，在較近的距離內達到了能量聚集及聚束的效果，滿足了微波加熱領域天線在較近的距離內時的使用需求。

本發明的目的是通過以下方案實現的：

基于波導縫隙天線的波束聚束陣列結構，包括無上寬面彎曲波導網絡、縫隙陣列曲面；無上寬面波導網絡包括無波導上寬面輸入矩形波導、無波導上寬面功分饋電網絡、無上寬面矩形波導網絡和波導短路板；縫隙陣列曲面包括縫隙單元。

進一步地，縫隙陣列曲面包括駐波陣或行波陣中的一種，縫隙陣列曲面的縫隙單元輻射的電磁波傳播方向垂直于縫隙表面或與縫隙表面的切線具有夾角。

進一步地，當縫隙陣列曲面為行波陣列時，波導短路板為匹配負載。

進一步地，所述無上寬面矩形波導網絡由N個矩形波導并列組成，N≥1。

進一步地，所述無波導上寬面功分饋電網絡為一個輸入端口，N+P個輸出端口，其中N為功率輸出端口，N與無上寬面矩形波導網絡匹配，P為匹配端口，P≥0。

進一步地，所述縫隙陣列曲面，其為拋物線型的沿波導內電磁波傳播方向的可展曲面，其平均曲率H0，高斯曲率K＝0，其中平均曲率H根據聚束點的位置不同而改變。

進一步地，所述無上寬面彎曲波導網絡的彎曲方式和縫隙陣列曲面一致。

進一步地，縫隙單元的輻射電場的方向包括垂直于波導內電磁波傳播方向，包括平行于波導內電磁波傳播方向，包括與波導內電磁波傳播方向成一定夾角α，0°α90°中任一種。

本發明的有益效果是：