CN102709679B - 一种波导馈电缝隙天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波导馈电缝隙天线，包括输入矩形波导，辐射端口，以及连接二者的至少2节连接矩形波导段，所述连接矩形波导段两两相互连接，输入矩形波导的高度大于辐射端口的高度；所述连接矩形波导段的长度为B，在工作频段的最高频率处，该连接矩形波导段的TE10模的波导波长C，B≤C/6。本发明的有益效果在于：各矩形波导的连接面存在较大的不连续性，使本发明可以在频带内满足对一定反射系数的设计要求，并且连接矩形波导段的长度小于工作频段最高频率处该连接波导段的主模TE10模的波导波长的1/6。

Description

一种波导馈电缝隙天线

技术领域

本发明涉及一种波导馈电缝隙天线， 特别是一种由高矮相间的矩形波导组成的紧凑型波导馈电缝隙天线。

背景技术

波导馈电的缝隙天线可以实现朝向大平片单侧的辐射。波导中传输TE10模，波导的宽带L必须大于二分之一波长（以传递能量）而又小于波长（以抑制高次模的传输）。沿宽度方向水平伸展的缝隙，在导体片的法向方向上辐射垂极化波。这种波导馈电缝隙天线的关键是实现输入矩形波导与缝隙（即辐射端口）的阻抗匹配。传统的做法是在高度方向渐变，或者在二者之间添加四分之一波长阻抗变换器，进而可以实现阻抗匹配。为了展宽工作频带，国内外的普遍做法是添加多节阻抗变换器，理论上讲，多节变换器的级数越多，其匹配频带越宽，因n节变换器有n个变换段、（n+1）个连接面，相应地有（n+1）个反射波，这些反射波返回到始端时，彼此以一定的相位（取决于其行程差）和幅度相叠加，振幅很小、相位各异的众多反射波叠加的结果总会有一些波彼此抵消或部分抵消，从而使总反射波在较宽的频带内保持较小的值。这种变换器的主要缺点是频带增宽的同时，尺寸的增大和成本的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑的波导馈电缝隙天线，其尺寸小，成本低。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种波导馈电缝隙天线，包括输入矩形波导，辐射端口， 以及连接二者的至少2节连接矩形波导段，所述连接矩形波导段两两相互连接，输入矩形波导的高度大于辐射端口的高度；所述连接矩形波导段的长度为B，在工作频段的最高频率处，该连接矩形波导段的TE10模的波导波长C， B≤C /6。

因为B≤C /6，所以本发明的结构更加紧凑。

与输入矩形波导相连的连接矩形波导段的高度小于输入矩形波导的高度。

与辐射端口相连的连接矩形波导段的高度大于辐射端口的高度。

将连接矩形波导段分别与输入矩形波导和辐射端口形成高度差，可形成电容结构。

从输入矩形波导向辐射端口方向，所有的连接矩形波导段的高度高矮相间，相邻的两个连接矩形波导段存在高度之差A，A≥30%。即在相邻两个连接矩形波导段中，靠近输入矩形波导的连接矩形波导段的高度比靠近辐射端口的连接矩形波导段的高度低，即他们之间存在高度差，其高度差为A。为了减少连接矩形波导段的节数，达到小型化阻抗变换器设计的目的，其中相邻的两个连接矩形波导段的高度差必须有个较大的值，形成一个突变，从而需要的连接矩形波导段的节数即会减少。经过实验研究得出，高度差A为30%时，为较佳状态，即靠近输入矩形波导的连接矩形波导段的高度比靠近辐射端口的连接矩形波导段的高度低30%。图4为节数与高度差的对比表，本发明中的高度差A为30%时，出现突变现象，即连接矩形波导段的节数变小，在高度差A为10%到30%之间时，使用的连接矩形波导段的节数基本都在十几节以上，当高度差A为30%时，节数变为4节，同时其他参数不受影响，因此高度差A≥30%时，有利于波导阻抗变换器的小型化设计。

进一步的，为了减小本发明的体积，从输入矩形波导向辐射端口方向，较高的连接矩形波导段从高度的方向向轴向弯折 。其中轴向为输入矩形波导指向辐射端口方向或辐射端口指向输入矩形波导方向。

进一步的，本发明还可使得所有的连接矩形波导段从高度的方向向轴向弯折。这样，较高的连接矩形波导段形成弯曲结构，这样相比本发明中的连接矩形波导段不弯曲的情况下，体积更小。

进一步的，为了使得本发明方便加工，可进行大批量的生产，所述输入矩形波导、辐射端口方向，以及连接矩形波导段的宽度相同。

本发明的工作原理：电磁波信号从输入矩形波导进入，在连接矩形波导段中的不连续性处，将会产生反射波，这些反射波返回到变换器始端时，彼此以一定的相位（取决于其行程差）和幅度相叠加，振幅较大、相位各异的众多反射波相互叠加的结果总会有一些波彼此抵消或部分抵消，从而使总反射波在较宽的频带内保持较小的值。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：各矩形波导的连接面存在较大的不连续性，使本发明可以在频带内满足对一定反射系数的设计要求，并且连接矩形波导段的长度小于工作频带最高工作频率处该连接波导段的主模TE10模的波导波长的1/6。

附图说明

图1为本发明的纵向剖面图。

图2为图1的完全对称情况示意图。

图3为图1其中一个比较高的波导从高度方向向轴向弯折的示意图。

图4为节数与高度差的对比表。

图5为波导馈电缝隙天线的体积与连接矩形波导段长度关系表。

图中的标号分别表示为：1、输入矩形波导；2、辐射端口；3、连接矩形波导段。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明实施方式不限于此。

实施例

如图1、2、3、4、5所示，图1中的→表示为长度方向，↑表示为高度方向，⊕表示为从纸面外指向纸面里的宽度方向。

为了将本发明的结构做的更加紧凑，因此，本发明设计的一种波导馈电缝隙天线，包括输入矩形波导1，辐射端口2， 以及连接二者的至少2节连接矩形波导段3，所述连接矩形波导段3两两相互连接，输入矩形波导1的高度大于辐射端口2的高度；所述连接矩形波导段3的长度为B，在工作频段的最高频率处，该连接矩形波导段3的TE10模的波导波长C， B≤C /6。

与输入矩形波导1相连的连接矩形波导段3的高度小于输入矩形波导1的高度。与辐射端口2相连的连接矩形波导段3的高度大于辐射端口2的高度。将连接矩形波导段3分别与输入矩形波导1和辐射端口2形成高度差，可形成电容结构。

从输入矩形波导1向辐射端口2方向，所有的连接矩形波导段3的高度高矮相间，相邻的两个连接矩形波导段3存在高度之差A，A≥30%。即在相邻两个连接矩形波导段中，靠近输入矩形波导1的连接矩形波导段的高度比靠近辐射端口2的连接矩形波导段的高度低，即他们之间存在高度差，其高度差为A。为了减少连接矩形波导段的节数，达到小型化阻抗变换器设计的目的，其中相邻的两个连接矩形波导段的高度差必须有个较大值，形成一个突变，从而需要的连接矩形波导段的节数即会减少。经过实验研究得出，高度差A为30%时，为较佳状态，即靠近输入矩形波导1的连接矩形波导段的高度比靠近辐射端口2的连接矩形波导段的高度低30%。图4为节数与高度差的对比表，本发明中的高度差A为30%时，出现突变现象，即连接矩形波导段的节数变小。在高度差A为10%到30%之间时，使用的连接矩形波导段的节数基本都在十几节以上，当高度差A为30%时，节数变为4节，同时其他参数不受影响，因此将高度差A≥30%时，有利于波导阻抗变换器的小型化设计。

如图5所示，基于上述机构设计的一种紧凑型波导馈电缝隙天线；图5为波导馈电缝隙天线的体积与连接矩形波导段长度关系表，从图5中，我们看出，当B≤C/6时，即B为C/6或C/7或C/8或C/9或C/10时，波导馈电缝隙天线的体积越来越小。

进一步的，为了减小本发明的体积，从输入矩形波导1向辐射端口2方向，较高的连接矩形波导段从高度的方向向轴向弯折 。其中轴向为输入矩形波导1指向辐射端口2方向或辐射端口2指向输入矩形波导1方向。

进一步的，本发明还可使得所有的连接矩形波导段从高度的方向向轴向弯折。

进一步的，为了使得本发明方便加工，可进行大批量的生产，所述输入矩形波导1、辐射端口2方向，以及连接矩形波导段3的宽度相同。

如上所述便可较好的实现本发明。

Claims (3)

1.一种波导馈电缝隙天线，其特征在于：包括输入矩形波导（1），辐射端口（2），以及连接二者的至少2节连接矩形波导段（3），所述连接矩形波导段（3）两两相互连接，输入矩形波导（1）的高度大于辐射端口（2）的高度；所述连接矩形波导段（3）的长度为B，在工作频段的最高频率处，该连接矩形波导段（3）的TE10模的波导波长C，B≤C/6；与输入矩形波导（1）相连的连接矩形波导段（3）的高度小于输入矩形波导（1）的高度；与辐射端口（2）相连的连接矩形波导段（3）的高度大于辐射端口（2）的高度；从输入矩形波导（1）向辐射端口（2）方向，所有的连接矩形波导段（3）的高度高矮相间，相邻的两个连接矩形波导段（3）存在高度之差A，A≥30%。

2.根据权利要求1所述的一种波导馈电缝隙天线，其特征在于：从输入矩形波导（1）向辐射端口（2）方向，较高的连接矩形波导段从高度的方向向轴向弯折。

3.根据权利要求1-2中任意一项所述的一种波导馈电缝隙天线，其特征在于：所述输入矩形波导（1）、辐射端口（2），以及连接矩形波导段（3）的宽度相同。