CN101000980A

CN101000980A - 高增益斜波束圆极化平板天线

Info

Publication number: CN101000980A
Application number: CN 200710062745
Authority: CN
Inventors: 王家齐
Original assignee: BEIJING HAIYU TIANHUA COMMUNICATION EQUIPMENT Co Ltd
Current assignee: BEIJING HAIYU TIANHUA COMMUNICATION EQUIPMENT Co Ltd
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2007-07-18

Abstract

本发明主要涉及平板天线。常见的平板天线主要有两种类型，微带型和波导型天线。微带型天线具有体积小，重量轻的特点。但是在微波频段由于介质板材的原因，使得天线的损耗较大，带宽较窄，因此高增益微带天线的制造有面积大、成本高等诸多难点。而波导型天线主要利用缝隙或喇叭作为天线的辐射单元，由于天线不使用介质材料，因此避免了由此而带来的损耗问题，易于实现高增益的天线。尽管如此，传统波导型天线也存在体积大，不易加工的缺点，不利于天线的小型化。该款天线采用漏波天线原理，将低损耗波导功分器与十字形圆极化天线辐射单元通过波导过渡段进行连接，在提高整体天线的集成度的同时，提高了天线的辐射效率。天线馈电部分为波导功分器形式，采用分支波导形式，保证了整体天线带宽。同时辐射单元采用漏波天线形式，在实现天线波束倾斜的同时，保证了天线的匹配带宽和辐射效率，研制出了一种小型化高增益圆极化平板天线。与上述传统天线相比，该天线既有波导型天线的低损耗特点，又有微带型天线的体积小，重量轻，易加工的优点，是一种新型的具有低成本、高性能的圆极化平板天线，具有广阔的军、民用前景。

Description

高增益斜波束圆极化平板天线

发明的背景

该发明主要涉及平板天线。常见的平板天线主要有两种类型，微带型和波导型天线。微带型天线具有体积小，重量轻的特点。但是在微波频段由于介质板材的特性，最后天线的损耗大、带宽窄，因此高增益微带天线的制造有面积大、成本高等诸多难点。

而波导型天线主要利用缝隙或喇叭作为天线的辐射单元，由于天线不采用介电材料，避免了由此而带来的损耗，因此易于制造高增益天线。但传统天线的最大辐射方向在天线法线方向，而实际工作中，这类天线要跟踪地球同步卫星工作时，往往需要倾斜使用，因此存在着风阻大，外型剖面高等缺点，不能完全满足车载环境下的使用。

发明的概述

本发明中通过引入一种新的圆极化漏波波导辐射单元，并成功与波导功分器相结合。与传统天线相比，既有波导型天线的低损耗特点，又有体积小、重量轻、易加工的优点，同时由于漏波波导自身特点，研制出一种小型化高增益倾斜波束圆极化平板天线。实际工作过程中，天线无须倾斜使用，只需平放即可工作。

该天线采用分层结构，使用塑料制作并在表面涂覆导电金属的方法来制造天线的顶层、底层导电板。通过这种制造工艺天线整体较轻，批量制造一致性好，且制造成本较低。

该种漏波波导平板阵列天线，包括：

一、底层导电板，其进一步包括：

1、波导功分器部分，与中间层的功分器部分合并构成完整的波导功分器结构。

2、波导输出口部分，与中间层的输出口部分合并构成天线的输出口，直接连接后续的发射机或接收机。

3、波导过渡部分，与中间层及上层的过渡部分合并构成过渡波导，使得能量从功分器中传递至辐射波导中。

二、中间层导电板，被叠在所述底层导电板的上部，具体包括：

三、顶层导电板，被叠在所述中间层导电板的上部，具体包括：

1、具有固定长度和宽度，使信号朝中心聚集以便将它们同相叠加输出的波导槽道；顶部槽道处具有以固定间隔的十字形交叉形缝隙，与槽道一起构成若干漏波波导天线。

2、连接到所述槽道的波导过渡单元，它的作用是使各个漏波波导的信号能够传递到下层的功分器中，实现同相叠加，并送往后续的波导输出口；

本发明天线由顶层导电板、中间层导电板、底层导电板共同连接而成，顶板上的每个缝隙均由各个漏波波导进行馈电。在波导功分器中合并，并进入到底部波导输出口中，使得信号最终被同相叠加而输出。

为了保证批量生产性，本发明天线的顶层、底层导电板均可由塑料制成，且在表面涂覆导电金属的方法来制造。但是，为了保证好的电气性能，本发明的天线顶层、中间层和底层导电板也可由金属材料精密加工制成。

附图的简要说明

图1为天线整体结构分解图，示出了本发明的漏波波导平板阵列天线的结构。

图2a为图1所示的本发明天线的顶层导电板的仰视图。

图2b为图1所示的本发明天线的顶层导电板的侧视图。

图2c为图1所示的本发明天线的顶层导电板的侧视局部放大图。

图3a为图1所示的本发明天线的中间层导电板的俯视图。

图3b为图1所示的本发明天线的中间层导电板的仰视图。

图3c为图1所示的本发明天线的中间层导电板的侧视图。

图3d为图1所示的本发明天线的中间层导电板的侧视局部放大图。

图4a为图1所示的本发明天线的底层导电板的俯视图。

图4b为图1所示的本发明天线的底层导电板的仰视图。

图4c为图1所示的本发明天线的底层导电板的侧视图。

图4d为图1所示的本发明天线的底层导电板的侧视局部放大图。

图5为图1所示的本发明天线的组合装配截面图。

图6a为图1所示的本发明天线中的波导传输线剖面图1。

图6b为图1所示的本发明天线中的波导传输线剖面图2。

附图的主要部分中数字的说明

1：顶层导电板

11：辐射缝隙

12：波导过渡阶梯1

2：中间层导电板

21：波导过渡通孔

22：波导功分器部分

23：波导输出口阶梯

3：底层导电板

31：波导过渡阶梯2

32：波导功分器部分

33：波导输出口

天线结构的详细说明

在下文中，将参照附图对本发明天线的详细结构进行说明。

图1为天线整体结构分解图，示出了本发明的漏波波导平板阵列天线的结构。图2a为图1所示的本发明天线的顶层导电板的仰视图。图2b为图1所示的本发明天线的顶层导电板的侧视图。图2c为图1所示的本发明天线的顶层导电板的侧视局部放大图。图3a为图1所示的本发明天线的中间层导电板的俯视图。图3b为图1所示的本发明天线的中间层导电板的仰视图。图3c为图1所示的本发明天线的中间层导电板的侧视图。图3d为图1所示的本发明天线的中间层导电板的侧视局部放大图。图4a为图1所示的本发明天线的底层导电板的俯视图。图4b为图1所示的本发明天线的底层导电板的仰视图。图4c为图1所示的本发明天线的底层导电板的侧视图。图4d为图1所示的本发明天线的底层导电板的侧视局部放大图。图5为图1所示的本发明天线的组合装配截面图。图6a为图1所示的本发明天线中的波导传输线剖面图1。图6b为图1所示的本发明天线中的波导传输线剖面图2。

如图1所示，根据本发明的漏波波导平板阵列天线包括：顶层导电板1、中间层导电板2、底层导电板3。天线装配时，天线的顶层、中间层、底层导电板依次叠在一起，如图1，图5所示。为了传输信号，如图6a所示，具有固定宽度的顶板1槽道与中间层导电板2的上表面一道形成整体波导传输线；此外为降低损耗，中间层与底层的功分器部分组成如图6所示的波导传输线。

如图2a，b，c所示，本发明天线的顶板层1的槽道上，存在若干从顶到底贯穿的缝隙，从而与槽道一起形成若干漏波波导11。

根据本发明的多重结构漏波波导平板阵列天线的功能如下文所述。

外部频率信号通过顶层导电板1的缝隙输入，信号通过缝隙耦合并聚集到空腔形漏波波导11，并依次通过波导过渡阶梯12，波导过渡通孔21，波导过渡阶梯31，传递到中间层导电板22和底层导电板32共同组成的波导功分器中。中间层导电板的波导阶梯23直接与波导功分器的输出端口相连，将输出功分器的合成信号直接送往底层导电板中的波导输出口进行输出。

形成传播信号的波导传输线的原理分别如图6a，b所示，中间层导电板2、顶层导电板1彼此叠在一起。当两层导电板表面闭合时，波导槽道传输线被形成；中间层导电板2、底层导电板3彼此叠在一起，闭合构成另一种波导槽道传输线。

如上所述，本发明天线的波导传输线及漏波波导被设计成由螺栓和螺母接合在一起的双层堆叠结构。这样做的优点为，虽然整体天线结构比较复杂，但通过分层方法能够容易地制造，而且整体天线的结构较为扁平。与使用介电材料的扁平型天线相比，根据本发明的漏波波导平板阵列天线在带宽、信号传输效率和增益上都较高。

本发明天线可用于通讯或广播。与传统的金属波导天线相比，本发明天线通过倾斜波束技术，能够实现天线平放式工作，所使用的分层结构容易实现更好的精度，同时也适合于批量制造，而且重量可以被显著减轻，易于安装又轻便。与传统天线相比，本发明制造成本显著降低，而且由于其较小的损耗，因此能够被用作高功率、高增益天线。

Claims

1、一种波导漏波圆极化平板阵列天线，包括：

顶层导电板，其叠放在天线组合上部，主要包括波导过渡阶梯，顶部有十字形辐射缝隙的波导槽道。

中间层导电板，主要包括：波导过渡通孔，波导功分器部分，波导输出口阶梯。

底层导电板，主要包括：波导过渡阶梯，波导功分器部分，波导输出口。

2、如权利要求1所述的一种波导漏波圆极化平板阵列天线，其特征在于所述波导的顶层、中间层、底层导电板由塑料制成，且表面涂覆有导电金属。

3、如权利要求1所述的一种波导漏波圆极化平板阵列天线，其特征在于，所述顶层、中间层、底层导电板由金属材料制成。

4、如权利要求1所述的一种波导漏波圆极化平板阵列天线，其特征在于，所述顶层导电板上的若干十字形缝隙形成不同的漏波波导，每组由一个波导过渡阶梯、通孔和波导功分器端口进行激励馈电，所述若干缝隙接收到的信号彼此叠加在一起进行合成输出。

5、如权利要求1所述的一种波导漏波圆极化平板阵列天线，其特征在于，所述波导的中间层导电板与底层导电板两者连接在一起，形成波导功分器，将各个漏波波导的信号进行聚集并传输到波导过渡阶梯和波导输出口上，以便信号接收。

6、如权利要求1所述的一种波导漏波圆极化平板阵列天线，其特征在于，所述的中间层导电板的上表面，与顶层导电板的下表面两层紧密结合，从而构成完整的波导传输馈线。

7、如权利要求1所述的一种波导漏波圆极化平板阵列天线，其特征在于，所述的底层导电板的上表面，与中间层导电板的下表面涂覆有导电金属，以便于接收信号。