[發明專利]寬帶寬角掃描開口波導相控陣列天線

在審

• 申請號: 202110262856.6
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113036440A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 梁修業;關放;黃浩;張喆;曾建平;劉曉晗;資劍
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01Q13/06
• 分類號: H01Q13/06;H01Q21/06;H01Q21/00;H01Q1/50;H01Q1/48
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1. 一種寬帶寬角掃描開口波導相控陣天線，其特征在于，由若干矩形開口波導天線單元以正三角形柵格形式排列而成的 M×N的二維陣列；其中，天線單元的基本形狀為一長方柱體，由三段構成，從上到下依次為：表面調制結構、具有介質填充塊的矩形波導、饋電網絡；天線單元在底部通過同軸接頭激勵饋電，陣列底部由一金屬地板固定；

其中，所述陣列采用正三角形柵格排布，其含義是，陣列中，在同一行方向，天線單元是順序延拓排列；而在相鄰兩行之間，其中相鄰三個天線單元的中心軸線成正三角形分布，而且，相間兩行的天線單元位置平齊；

所述矩形波導中介質填充塊的材料是介電常數大于1的低損耗介質材料；

所述矩形開口波導天線單元為單線極化工作天線，主模為TE₁₀模式。

2.根據權利要求1所述的寬帶寬角掃描開口波導相控陣天線，其特征在于，所述表面調制結構，包含金字塔型介質凸起結構和三角形金屬側壁；這里，所謂金字塔型介質凸起結構是一四棱錐體，四棱錐體的底部為與矩形波導匹配的矩形；在四棱錐體的寬邊一側的金屬側壁為兩個相同結構并列排布的等腰三角形，在四棱錐體的窄邊一側的金屬側壁為一個等腰三角形；

金字塔型介質凸起結構和三角形金屬側壁的高度相同，并且約為中心頻率的半波長。

3.根據權利要求2所述的寬帶寬角掃描開口波導相控陣天線，其特征在于，所述饋電網絡包含同軸輸入段、模式轉換段和阻抗變換段三部分；同軸輸入段由標準的SMP同軸接頭實現；模式轉換段包含圓同軸線內導體、方同軸線內導體和脊適配段，用于實現圓同軸線內TEM模式向方同軸線內TEM模式的轉變，進一步通過脊適配段實現向TE₁₀模式的平滑過渡；阻抗匹配段由四階切比雪夫阻抗變換器實現。

4.根據權利要求3所述的寬帶寬角掃描開口波導相控陣天線，其特征在于，所述矩形波導中的介質填充結構和金字塔型介質凸起結構做成一體化介質填充塊，通過物理限位的方式填充在波導內部；所述方同軸線和脊適配段均為空氣。

5.根據權利要求3或4所述的寬帶寬角掃描開口波導相控陣天線，其特征在于，波導外壁和內部的圓同軸線內導體、方同軸線內導體、脊適配段、四階契比雪夫變換器采用金屬結構，波導內介質填充塊和金字塔型介質凸起結構采用介電常數為2.2的聚四氟乙烯材料。