CN105024172A - 加载脊喇叭相控阵天线单元 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了通信、测控领域中的一种脊喇叭相控阵天线单元，包括脊喇叭天线本体，所述的脊喇叭天线本体包括一对脊臂、设置在脊臂上的调配孔、背腔和SMA馈电接插件，脊臂)由内曲面和外曲面围合而成，在外曲面的外侧设置有一个弯折状的加载臂，加载臂的一端与脊臂的顶端相接，加载臂的另一端为自由端，与脊臂顶端相接的加载臂一端为加载臂的顶端。本发明采用根据通信、测控对工作带宽、扫描角度、波束宽度等指标的要求设计的具有驻波带宽宽、波束宽度宽的加载脊喇叭天线结构形式，本发明还具有尺寸小、损耗低、可靠性好等特点，本发明特别适用于通信、测控系统中宽频带波束扫描的相控阵天线系统中。

Description

加载脊喇叭相控阵天线单元
技术领域
本发明涉及通信、测控领域中的一种加载脊喇叭相控阵天线单元，本发明较适合应用于要求宽带、宽角波束扫描的通信、测控相控阵天线射频系统中。
背景技术
目前在通信、测控系统中宽带天线单元形式主要有以下几种结构形式，在性能上虽各有特点，但均存在某种不足。
1、伞形印刷天线：该形式天线形式可实现40％左右的带宽，可作为相控阵扫描的辐射单元，但无法满足倍频的带宽。
2、Vivaldi印刷宽带天线：该形式天线可实现几个倍频的带宽，天线厚度较薄，较适合于应用在一维波束扫描的相控阵天线系统，但由于介质板的馈线损耗会导致天线的辐射效率下降，并存在馈线的寄生辐射效应，阵中互耦较大，介质结构需采用辅助件加以固定，在恶劣的工作环境下可靠性较差。
3、封闭式加脊喇叭，该形式为传统的宽带天线形式，它的特点是工作带宽在几个倍频以上，方向图定向性较好，极化纯度相对较高，广泛应用在宽带标校系统中，由于其封闭喇叭口的尺寸较大，并不适用于相控阵天线系统中，天线辐射的方向图波束宽度较窄，波束扫描增益扫描下降较快。
发明内容。
本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种加载脊喇叭相控阵天线单元结构，本发明的特点是，阻抗带宽宽，波束宽度宽，结构紧凑，可实现相控阵天线系统的的宽带、宽角扫描。
本发明是这样实现的：
一种脊喇叭相控阵天线单元，包括脊喇叭天线本体，所述的脊喇叭天线本体包括一对脊臂2、设置在脊臂上的调配孔3、背腔4和SMA馈电接插件5，脊臂2由内曲面6和外曲面9围合而成，其特征在于：在外曲面9的外侧设置有一个弯折状的加载臂1，加载臂1的一端与脊臂2的顶端相接，加载臂1的另一端为自由端，与脊臂2顶端相接的加载臂1一端为加载臂1的顶端。
其中，所述加载臂的弯折处的角度为90°。
其中，在背腔4内的底板的几何中心位置固定设置有一个十字调配块7。
本发明的背景技术比较有如下优点：
1、本发明设置了加载脊喇叭相控阵天线单元1部件，它由加载臂1、脊臂2、调配孔3、背腔4、SMA馈电接插件5构成，能在宽频带内产生高质量定向波束，且采用加载臂有效的展宽了脊喇叭的波束宽度30％，小于2的驻波带宽达到5个倍频。
2、本发明的天线整体结构简单、紧凑，与其他开放型加脊喇叭和封闭式加脊喇叭比较，展宽了天线辐射方向图的波束宽度，这对于宽带宽扫描的相控阵天线来说至关重要，该天线单元结构形式较适用于宽带、宽角扫描的相控阵天线系统中。
附图说明
图1是本发明三维结构示意图。
图2是本发明背腔结构示意图。
具体实施方式
参照图1和图2，一种脊喇叭相控阵天线单元，包括脊喇叭天线本体，所述的脊喇叭天线本体包括一对脊臂2、设置在脊臂上的调配孔3、背腔4和SMA馈电接插件5，脊臂2由内曲面6和外曲面9围合而成，其特征在于：在外曲面9的外侧设置有一个弯折状的加载臂1，加载臂1的一端与脊臂2的顶端相接，加载臂1的另一端为自由端，与脊臂2顶端相接的加载臂1一端为加载臂1的顶端。在背腔4内的底板的几何中心位置固定设置有一个十字调配块7。
实施中，所述加载臂的弯折处的角度为90°，或者为80°至100°之间的任一角度。
本发明中，加载臂1和脊臂2的作用是辐射或接收宽带电磁信号，完成电磁信号转换，实施例采用铝制结构，利用数控机床加工制作，该结构安装在背腔的斜劈8上，此设计是考虑天线结构的整体性与可靠性；脊臂的外型由封闭的脊曲线来决定，此设计保证了脊臂上的内外壁电流分布的非频变性，保证了宽带内辐射方向图的高质量。加载臂位于脊臂的末端，它的作用是延长了脊臂的长度，达到了展宽了天线工作带宽目的，同时不占用较大的物理空间，且弯折的外延结构上的电流与脊臂内侧电流叠加，可实现展宽辐射方向图波束宽度的作用；脊臂2外形尺寸由封闭的脊曲线6来决定，并固定安装在斜劈8上，并由沉头螺钉进行固定；背腔4位于天线的最下面，它的外型结构呈矩形空腔，腔底部固定十字调配块7用于对天线匹配的调谐，背腔结构的作用是保证天线可以实现定向辐射并作为调节天线匹配的重要部件；同轴接插件5的外导体与背腔4紧密电连接，内导体与另一个脊臂电接触，实现了一对脊臂的电激励。
脊臂结构安装在背腔4的斜劈上，两脊之间保留一定尺寸的缝隙，用于同轴馈电结构在缝隙间激励起电磁波，同时缝隙的尺寸是影响天线匹配的一个重要物理参数，在背腔的底部安装有十字匹配块，匹配块的高度对天线的驻波参数具有优化调节作用，影响着信号在腔体内谐振的强度，腔体中中填充为空气介质，这样可实现较低的传输损耗。
本发明工作原理如下：当发射信号时，SMA馈电接插件5接发射机发射信号，在脊间激励起震荡的电磁波，在脊臂2和加载臂1的内外臂上的形成震荡的电流，并辐射到自用空间。天线的接收和发射为互易过程，信号在脊臂上激励起感应电流，并在脊臂间产生震荡的电磁波，并由SMA馈电接插件5提取信号，最终由同轴电缆输出到外接接收机。

Claims (3)

1.一种脊喇叭相控阵天线单元，包括脊喇叭天线本体，所述的脊喇叭天线本体包括一对脊臂(2)、设置在脊臂上的调配孔(3)、背腔(4)和SMA馈电接插件(5)，脊臂(2)由内曲面(6)和外曲面(9)围合而成，其特征在于：在外曲面(9)的外侧设置有一个弯折状的加载臂(1)，加载臂(1)的一端与脊臂(2)的顶端相接，加载臂(1)的另一端为自由端，与脊臂(2)顶端相接的加载臂(1)一端为加载臂(1)的顶端。
2.根据权利要求1所述的一种脊喇叭相控阵天线单元，其特征在于：所述加载臂的弯折处的角度为90°。
3.根据权利要求1所述的一种脊喇叭相控阵天线单元，其特征在于：在背腔(4)内的底板的几何中心位置固定设置有一个十字调配块(7)。
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