CN102820542A - 波导缝隙天线及无线通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波导缝隙天线，包括：多个基于H面泰勒分布的基片集成的波导缝隙子阵列，所述波导缝隙子阵列构成所述波导缝隙天线H面上的超低副瓣方向图；与所述波导缝隙子阵列连接的一个或对应连接的多个馈电网络，用于分别给连接的所述波导缝隙子阵列馈入不等功率、不同相位的信号，控制所述波导缝隙天线E面阵列形成用于构成E面超低副瓣方向图的E面泰勒分布阵；金属圆柱体，所述波导缝隙子阵列和馈电网络环绕连接于所述金属圆柱体的圆周上。以克服现有技术中的共形基片集成波导缝隙天线的抗干扰能力以及工作效率方面不能满足更高要求的问题。

Description

波导缝隙天线及无线通信系统

技术领域

本发明涉及波导缝隙天线技术领域，更具体的说，是涉及一种波导缝隙天线及无线通信系统。

背景技术

现代通信、雷达等电子系统正迅速向小型化、轻量化、低成本、易共形、高集成度和高性能方向发展，为满足上述需求，在各通信系统中多采用低成本、高性能和高集成度的共形天线和波导缝隙天线。

其中，共形天线是同某一规定形状的表面相共形的天线或阵列，该表面的外形是由诸如空气动力或水力等因素确定的；波导缝隙天线是在波导壁上按一定规律切开窄缝，产生电磁波辐射的天线。

为满足更高要求，现有技术中的波导缝隙天线通常采用多基片进行集成，使其同时满足共性天线的特点，构成共形基片集成波导缝隙天线。在现有技术中该共形基片集成波导缝隙天线大多采用平面阵列结构，平面阵列结构辐射主瓣电平较高，波束较窄，副瓣电平低，抗干扰能力弱。

由于现有技术中很多电子设备对共形基片集成波导缝隙天线的抗干扰能力以及工作效率方面提出了更高的要求，使共形基片集成波导缝隙天线在和电场平行一面（E面）以及和磁场平行的一面（H面）上均具有超低副瓣、窄波束的方向图。因此，现在急需一种能够满足更高要求的波导缝隙天线。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种波导缝隙天线及无线通信系统，以克服现有技术中的共形基片集成波导缝隙天线的抗干扰能力以及工作效率方面不能满足更高要求的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种波导缝隙天线，包括：

多个基于H面泰勒分布的基片集成的波导缝隙子阵列，所述波导缝隙子阵列构成所述波导缝隙天线H面上的超低副瓣方向图；

与所述波导缝隙子阵列连接的一个或对应连接的多个馈电网络，用于分别给连接的所述波导缝隙子阵列馈入不等功率、不同相位的信号，控制所述波导缝隙天线E面阵列形成用于构成E面超低副瓣方向图的E面泰勒分布阵；

金属圆柱体，所述波导缝隙子阵列和馈电网络环绕连接于所述金属圆柱体的圆周上。

优选的，上述波导缝隙天线中，还包括：连接所述波导缝隙子阵列、馈电网络和金属圆柱体的介质基板，所述波导缝隙子阵列和馈电网络安装在所述介质基板上，且所述介质基板环绕连接于所述金属圆柱体的圆周上。

优选的，上述波导缝隙天线中，所述波导缝隙子阵列包括：H面泰勒分布阵与波导缝隙单元：

所述H面泰勒分布阵与所述金属圆柱体的柱面轴线平行，构成所述波导缝隙天线H面上的超低副瓣方向图；

所述波导缝隙单元位于H面泰勒分布阵两侧，与金属圆柱体柱面轴线平行。

优选的，上述波导缝隙天线中，包括：连接所述波导缝隙子阵列与馈电网络的输出臂，所述馈电网络通过输出臂向所述波导缝隙子阵列馈入不等功率、不同相位的信号。

优选的，上述波导缝隙天线中，所述馈电网络包括：由基片集成波导制成的不等功率、不同相位的功率分配器。

优选的，上述波导缝隙天线中，所述功率分配器包括：

等长不等宽移相器，产生不同相位的信号；

交替相位不等功率分配器，对不同相位的信号进行功率分配。

优选的，上述波导缝隙天线中，所述交替相位不等功率分配器包括：

由两两相邻的T形单元构成的耦合窗，所述耦合窗用于控制所述功率分配器输出功率大小；

设置于所述耦合窗上方的金属匹配过孔，用于抑制所述不等功率、不同相位的信号反射。

一种无线通信系统，包括：

如上所述的波导缝隙天线。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种波导缝隙天线及无线通信系统，所述波导缝隙天线包括多个基于H面泰勒分布的基片集成的波导缝隙子阵列，这些波导缝隙子阵列紧密排列于金属圆柱体柱面圆周上，构成所述波导缝隙天线H面上的超低副瓣方向图，并通过一个或对应连接的多个与所述波导缝隙子阵列连接的馈电网络馈入不等功率、不同相位的信号，控制所述波导缝隙天线E面阵列为E面泰勒分布阵，构成所述波导缝隙天线E面上的超低副瓣方向图。实现了低损耗，E面和H面均为超低副瓣窄波束的要求。并且所述波导缝隙天线由于与金属圆柱体曲面相共形，其波导缝隙子阵列辐射主瓣电平下降，波束展宽，副瓣电平上升，因此，提高了抗杂波干扰和抗人为干扰的能力，同时具有低损耗、低辐射、高增益和高效率等优点。因此所述波导缝隙天线更加适合应用于对抗干扰能力以及工作效率提出更高要求的无线通信系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种波导缝隙天线结构示意图；

图2为本发明实施例公开的又一种波导缝隙天线结构示意图；

图3为本发明实施例公开的波导缝隙子阵结构示意图；

图4为本发明实施例公开的馈电网络结构示意图；

图5为本发明实施例公开的交替相位不等功率分配器结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种波导缝隙天线及无线通信系统，以克服现有技术中的共形基片集成波导缝隙天线的抗干扰能力以及工作效率方面不能满足更高要求的问题。具体发明内容通过以下实施例进行详细说明：

实施例一

本实施例一公开了一种波导缝隙天线，如图1所示，包括：波导缝隙子

阵列A1、馈电网络A2和金属圆柱体A3。

多个基于H面泰勒分布的基片集成的波导缝隙子阵列A1，所述波导缝隙子阵列A1构成所述波导缝隙天线H面上的超低副瓣方向图；

与所述波导缝隙子阵列A1连接的一个或对应连接的多个馈电网络A2，用于分别给连接的所述波导缝隙子阵列A1馈入不等功率、不同相位的信号，控制所述波导缝隙天线E面阵列形成用于构成E面超低副瓣方向图的E面泰勒分布阵；

金属圆柱体A3，所述波导缝隙子阵列A1和馈电网络A2环绕连接于所述金属圆柱体A3的圆周上。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种波导缝隙天线及无线通信系统，所述波导缝隙天线包括多个基于H面泰勒分布的基片集成的波导缝隙子阵列A1，这些波导缝隙子阵列A1紧密环绕排列于金属圆柱体A3柱面圆周上，构成所述波导缝隙天线H面上的超低副瓣方向图，并通过一个或对应连接的多个与所述波导缝隙子阵列A1连接的馈电网络A2馈入不等功率、不同相位的信号，控制所述波导缝隙天线E面阵列为E面泰勒分布阵，构成所述波导缝隙天线E面上的超低副瓣方向图。实现了低损耗，E面和H面均为超低副瓣窄波束的要求。并且所述波导缝隙天线由于与金属圆柱体A3曲面相共形，其波导缝隙子阵列A1辐射主瓣电平下降，波束展宽，副瓣电平上升，因此，提高了抗杂波干扰和抗人为干扰的能力，同时具有低损耗、低辐射、高增益和高效率等优点。因此所述波导缝隙天线更加适合应用于对抗干扰能力以及工作效率提出更高要求的无线通信系统。

实施例二

该实施例在实施例一的基础之上，还公开了一种波导缝隙天线，如图2所示，包括：波导缝隙子阵列A1、馈电网络A2、金属圆柱体A3和介质基板A4。

多个基于H面泰勒分布的基片集成的波导缝隙子阵列A1，所述波导缝隙子阵列A1构成所述波导缝隙天线H面上的超低副瓣方向图；

与所述波导缝隙子阵列A1连接的一个或对应连接的多个馈电网络A2，用于分别给连接的所述波导缝隙子阵列A1馈入不等功率、不同相位的信号，控制所述波导缝隙天线E面阵列形成用于构成E面超低副瓣方向图的E面泰勒分布阵；

金属圆柱体A3，所述波导缝隙子阵列A1和馈电网络A2环绕连接于所述金属圆柱体A3的圆周上。

连接所述波导缝隙子阵列A1、馈电网络A2和金属圆柱体A3的介质基板A4，所述波导缝隙子阵列A1和馈电网络A2安装在所述介质基板A4上，且所述介质基板A4环绕连接于所述金属圆柱体A3的圆周上。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种波导缝隙天线及无线通信系统，所述波导缝隙天线包括多个基于H面泰勒分布的基片集成的波导缝隙子阵列A1，构成所述波导缝隙天线H面上的超低副瓣方向图。并通过一个或对应连接的多个与所述波导缝隙子阵列A1连接的馈电网络A2馈入不等功率、不同相位的信号，控制所述波导缝隙天线E面阵列为E面泰勒分布阵，构成所述波导缝隙天线E面上的超低副瓣方向图。所述多个基于H面泰勒分布的基片集成的波导缝隙子阵列A1与馈电网络A2安装在一块介质基板A4上，介质基板A4环绕连接于所述金属圆柱体A3的圆周上。介质基板A4起着承载多个基于H面泰勒分布的基片集成的波导缝隙子阵列A1与馈电网络A2的作用，并且连通多个基于H面泰勒分布的基片集成的波导缝隙子阵列A1与馈电网络A2的电路，使馈电网络A2能够给连接的所述波导缝隙子阵列A1馈入不等功率、不同相位的信号，控制所述波导缝隙天线E面阵列形成用于构成E面超低副瓣方向图的E面泰勒分布阵，同时介质基板A4的接地层紧贴金属圆柱体A3圆周表面上，实现介质基板A4与金属圆柱体之间导电的功能，这样就将波导缝隙子阵列A1、馈电网络A2和金属圆柱体A3连接在一起，构成所述波导缝隙天线，使所述波导缝隙天线的E面和H面均为超低副瓣窄波束的要求，进而提高所述波导缝隙天线的抗干扰能力和工作效率。

实施例三

该实施例在实施例二的基础之上，还公开了一种波导缝隙天线，包括：波导缝隙子阵列A1、馈电网络A2、金属圆柱体A3和介质基板A4。

多个基于H面泰勒分布的基片集成的波导缝隙子阵列A1，所述波导缝隙子阵列A1构成所述波导缝隙天线H面上的超低副瓣方向图；

与所述波导缝隙子阵列A1连接的一个或对应连接的多个馈电网络A2，用于分别给连接的所述波导缝隙子阵列A1馈入不等功率、不同相位的信号，控制所述波导缝隙天线E面阵列形成用于构成E面超低副瓣方向图的E面泰勒分布阵；

金属圆柱体A3，所述波导缝隙子阵列A1和馈电网络A2环绕连接于所述金属圆柱体A3的圆周上。

连接所述波导缝隙子阵列A1、馈电网络A2和金属圆柱体A3的介质基板A4，所述波导缝隙子阵列A1和馈电网络A2安装在所述介质基板A4上，且所述介质基板A4环绕连接于所述金属圆柱体A3的圆周上。

具体的，如图3所示，所述波导缝隙子阵A1列包括：H面泰勒分布阵A11与波导缝隙单元A12，

所述H面泰勒分布阵A11与所述金属圆柱体A3的柱面轴线平行，构成所述波导缝隙天线H面上的超低副瓣方向图；

所述波导缝隙单元A12位于H面泰勒分布阵两侧，与金属圆柱体A3柱面轴线平行。

每个波导缝隙子阵A1均采用H面泰勒分布阵A11，由多个与金属圆柱体A3柱面轴线平行的沿同一根波导并且分列于H面泰勒分布阵A11两侧的波导缝隙单元A12组成，构成H面超低副瓣窄波束方向图，提高了所述波导缝隙天线的抗杂波干扰和抗人为干扰能力。

具体的，如图4所示，所述波导缝隙天线包括：连接所述波导缝隙子阵列A1与馈电网络A2的输出臂A21，所述馈电网络A2通过输出臂A21向所述波导缝隙子阵列A1馈入不等功率、不同相位的信号。

输出臂A21的不同相位用于补偿所述金属圆柱体A3圆周上不同位置的波导缝隙子阵列A1到设想平面上引起的空间波程差，假设金属圆柱体A3圆周曲面上的任意一位置处为一平面，即为设想平面，该曲面到设想平面的波程距离即为空间波程差。这样就可以使曲面上波导缝隙子阵列A1的电磁特性与平面上波导缝隙子阵列A1的电磁特性一样。同时输出臂A21的不等功率用于控制所述波导缝隙天线E面阵列为E面泰勒分布阵列，使E面具有超低副瓣、窄波束的方向图。

具体的，如图4所示，所述馈电网络A2包括：由基片集成波导制成的不等功率、不同相位的功率分配器A22。

具体的，如图4所示，所述功率分配器A22包括：

等长不等宽移相器A221，产生不同相位的信号；

交替相位不等功率分配器A222，对不同相位的信号进行功率分配。

等长不等宽移相器A221与交替相位不等功率分配器A222实现信号不等功率、不同相位的功分作用。

具体的，如图5所示的波导缝隙天线，所述交替相位不等功率分配器A222包括：

由两两相邻的T形单元构成的耦合窗A2221，所述耦合窗用于控制所述功率分配器输出功率大小；

设置于所述耦合窗上方的金属匹配过孔A2222，用于抑制所述不等功率、不同相位的信号反射。

综上所述：

本发明公开了一种波导缝隙天线及无线通信系统，所述波导缝隙天线包括多个基于H面泰勒分布的基片集成的波导缝隙子阵列，这些波导缝隙子阵列紧密排列于金属圆柱体柱面圆周上，构成所述波导缝隙天线H面上的超低副瓣方向图，并通过一个或对应连接的多个与所述波导缝隙子阵列连接的馈电网络馈入不等功率、不同相位的信号，控制所述波导缝隙天线E面阵列为E面泰勒分布阵，构成所述波导缝隙天线E面上的超低副瓣方向图。实现了低损耗，E面和H面均为超低副瓣窄波束的要求。并且所述波导缝隙天线由于与金属圆柱体曲面相共形，其波导缝隙子阵列辐射主瓣电平下降，波束展宽，副瓣电平上升，因此，提高了抗杂波干扰和抗人为干扰的能力，同时具有低损耗、低辐射、高增益和高效率等优点。因此所述波导缝隙天线更加适合应用于对抗干扰能力以及工作效率提出更高要求的无线通信系统。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种波导缝隙天线，其特征在于，包括：

多个基于H面泰勒分布的基片集成的波导缝隙子阵列，所述波导缝隙子阵列构成所述波导缝隙天线H面上的超低副瓣方向图；

与所述波导缝隙子阵列连接的一个或对应连接的多个馈电网络，用于分别给连接的所述波导缝隙子阵列馈入不等功率、不同相位的信号，控制所述波导缝隙天线E面阵列形成用于构成E面超低副瓣方向图的E面泰勒分布阵；

金属圆柱体，所述波导缝隙子阵列和馈电网络环绕连接于所述金属圆柱体的圆周上。

2.根据权利要求1所述的波导缝隙天线，其特征在于，还包括：连接所述波导缝隙子阵列、馈电网络和金属圆柱体的介质基板，所述波导缝隙子阵列和馈电网络安装在所述介质基板上，且所述介质基板环绕连接于所述金属圆柱体的圆周上。

3.根据权利要求1所述的波导缝隙天线，其特征在于，所述波导缝隙子阵列包括：H面泰勒分布阵与波导缝隙单元：

所述H面泰勒分布阵与所述金属圆柱体的柱面轴线平行，构成所述波导缝隙天线H面上的超低副瓣方向图；

所述波导缝隙单元位于H面泰勒分布阵两侧，与金属圆柱体柱面轴线平行。

4.根据权利要求1所述的波导缝隙天线，其特征在于，包括：连接所述波导缝隙子阵列与馈电网络的输出臂，所述馈电网络通过输出臂向所述波导缝隙子阵列馈入不等功率、不同相位的信号。

5.根据权利要求1所述的波导缝隙天线，其特征在于，所述馈电网络包括：由基片集成波导制成的不等功率、不同相位的功率分配器。

6.根据权利要求5所述的波导缝隙天线，其特征在于，所述功率分配器包括：

等长不等宽移相器，产生不同相位的信号；

交替相位不等功率分配器，对不同相位的信号进行功率分配。

7.根据权利要求6所述的波导缝隙天线，其特征在于，所述交替相位不等功率分配器包括：

由两两相邻的T形单元构成的耦合窗，所述耦合窗用于控制所述功率分配器输出功率大小；

设置于所述耦合窗上方的金属匹配过孔，用于抑制所述不等功率、不同相位的信号反射。

8.一种无线通信系统，其特征在于，包括：权利要求1-7中任意一项所述的波导缝隙天线。

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