CN105449375A - 一种x波段相控阵波导天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种X波段相控阵波导天线，采用整体波导阵作为传输体，以代替传统的线源传输体与裂缝波导相结合的雷达天线。本发明由反射体、中间体、过渡体、变换体、耦合体和射频连接器依次连接而成的包含多个波导单体的集合体。有益的技术效果：本发明采用分层结构，平行分割为五层单层体，经真空钎焊一次成型，加工简单、省时省力、组装的精度高。本发明整体紧凑美观，具有体积小，精度好，增益高的特点。适合地面、航空等相控阵体制雷达天线结构设计。

Description

一种X波段相控阵波导天线

技术领域

本发明属于雷达天线技术领域，尤其涉及相控阵体制雷达领域，具体为一种X波段相控阵波导天线。

背景技术

天线是雷达及通信等电子设备领域中非常重要的设备，具有发射信号和接收信号的功能。现有的波导裂缝阵天线，是由一根根独立的裂缝波导通过螺钉固定等方式装配集成一体，然后与线源体连接，构成一个完整天线阵。同时具有外形庞大，结构复杂，装配精度要求高，电性能指标低的缺点，一般无法做到体积小，结构简单。

发明内容

本发明的目的是提供一种X波段相控阵波导天线，采用整体化波导阵的方式，以代替传统的线源传输体与独立裂缝波导相结合的雷达天线。本发明的具体结构如下：

一种X波段相控阵波导天线，为裂缝波导体组成的波导阵面天线。所述裂缝波导体包括依次首尾连接的反射体1、中间体2、过渡体3、变换体4、耦合体5和射频连接器6构成。反射体1的背面与中间体2的正面构成第一级腔体，中间体2的背面与过渡体3的正面构成第二级腔体，过渡体3的背面、变换体4、耦合体5共同构成第三级腔体。在反射体1、中间体2、过渡体3、变换体4上分别开有缝隙。在耦合体5的上安装有射频连接器6。反射体1外表面接收到的天线信号依次穿过反射体1上的缝隙、中间体2上的缝隙、过渡体3上的缝隙、变换体4上的缝隙后，自射频连接器6输出。

进一步说，所述反射体1为矩形板块结构，在反射体1的正面设有2ⁿ列并列排列的反射槽组11，其中，n取不小于4的整数。所述反射槽组11均由16个呈“1”字形竖直排列的反射槽12构成。在每个反射槽12底部的中心设有反射裂缝13：即，通过反射裂缝13导通反射槽12的正面与背面。

进一步说，所述中间体2为矩形板块结构。在中间体2的正面设有与反射槽组11相对应的2ⁿ个并列排列的波导腔凹槽21，通过隔板将每个波导腔凹槽21沿长度方向分隔为3个独立腔室，依次为：中间体上腔室、中间体中间腔室和中间体下腔室。其中，波导腔凹槽21的中间体上腔室与位于同列的反射槽组11上方的6个反射槽12的反射裂缝13相连通，中间体下腔室与位于同列反射槽组11下方的6个反射槽12的反射裂缝13相连通，中间体中间腔室与位于同列的反射槽组11中部的4个反射槽12的反射裂缝13相连通。

在每个波导腔凹槽21的中间体上腔室、中间体中间腔室和中间体下腔室内均设有1个中间体通道23，即，每个波导腔凹槽21均通过3个中间体通道23导通该波导腔凹槽21的正面与背面。

进一步说，所述过渡体3为矩形板块结构。在过渡体3的正面设有与波导腔凹槽21相对应的2ⁿ个并列排列的过渡体凹槽31，通过隔板将每个过渡体凹槽31沿长度方向分隔为过渡体上腔室和过渡体下腔室。其中，过渡体凹槽31的过渡体上腔室与位于同列的中间体上腔室的中间体通道23、以及中间体中间腔室的中间体通道23相连通，过渡体下腔室与位于同列的中间体下腔室的中间体通道23相连通。

在每个过渡体凹槽31的过渡体上腔室和过渡体下腔室内各设有1个过渡体通道33，即，每个过渡体凹槽31均通过2个过渡体通道33导通该过渡体凹槽31的正面与背面。

进一步说，所述变换体4为矩形块。在变换体4的正面设有与过渡体凹槽31相对应的2ⁿ个并列排列的变换体凹槽41。变换体凹槽41与位于同列的过渡体上腔室的过渡体通道33、过渡体下腔室的过渡体通道33相连通。

在每个变换体凹槽41内均设有1个变换体通道42。位于变换体4背面的变换体通道42的开口向外延伸形成凸台。

进一步说，所述耦合体5为长条状，在耦合体5的正面设有与变换体凹槽41相对应的2ⁿ个耦合体凹槽51，耦合体凹槽51与位于同列的变换体凹槽41的变换体通道42相连通。在耦合体凹槽51的底部设有射频输入端口，所述射频输入端口与射频连接器6相连接。

即由位于同一列的反射体1、中间体2、过度体3、变换体4、耦合体5首尾相互贴合，共同构成1个独立的波导腔。即，本波导天线具有2ⁿ个波导腔。

有益的技术效果

本发明采用由反射体1、中间体2、过渡体3、变换体4、耦合体5共同形成波导作为传输体，以代替传统的线源传输体与裂缝波导相结合的雷达天线，把包含多个波导单体设计成一个整体，并取消线源结构为全波导结构。

由于取消掉了线源结构，极大地解决了原有结构的设计、组装复杂、定位精度差等技术难题。本发明的整体结构为空间多腔体结构，并根据波导信号传输路径的结构特点把阵面体分成反射体1、中间体2、过渡体3、变换体4、耦合体5这5层相互独立的平行结构单体，解决了复杂的结构难以加工成型的问题，既能保证天线尺寸精度要求，又能保证天线高增益要求，并使精密加工得以容易实现。

采用本发明所提供的部件形貌与结构，使复杂的三维结构简化，结构件容易加工，尺寸精度也容易保证，对结构单体进行精加工后，并通过定位销精密定位把各单体固定组合成一体，然后就可以一次真空焊接成型。省去了过去对线源设计、加工、测量、装配、测试和固定等繁琐过程和波导装配的定位精度调整等过程，完全满足尺寸精度和天线高增益要求的同时，极大地降低了人工成本与工作强度。

附图说明

图1是本发明的立体示意图。

图2是图1的爆炸示意图。

图3是图1的主视图。

图4是图3中A区域的放大示意图。

图5是图4的立体示意图。

图6是图3中BB剖视图。

图7是图2中反射体1的后视图。

图8是图2中中间体2的后视图。

图9是图2中过度体3的后视图。

图10是图2中变换体4的后视图。

图11是图1的后视图。

具体实施方式

现结合附图详细说明本发明的结构特点。

参见图1，一种X波段相控阵波导天线，为裂缝波导体组成的波导阵面天线。所述裂缝波导体由依次首尾连接的反射体1、中间体2、过渡体3、变换体4、耦合体5和射频连接器6构成。反射体1的背面与中间体2的正面构成第一级腔体，中间体2的背面与过渡体3的正面构成第二级腔体，过渡体3的背面、变换体4、耦合体5共同构成第三级腔体。在反射体1、中间体2、过渡体3、变换体4上分别开有缝隙。在耦合体5的上安装有射频连接器6。反射体1外表面接收到的天线信号依次穿过反射体1上的缝隙、中间体2上的缝隙、过渡体3上的缝隙、变换体4上的缝隙后，自射频连接器6输出，如图2所示。

参见图3，所述反射体1为矩形板块结构，在反射体1的正面设有2ⁿ列并列排列的反射槽组11，其中，n取不小于4的整数。所述反射槽组11均由16个呈“1”字形竖直排列的反射槽12构成。在每个反射槽12底部的中心设有反射裂缝13：即，通过反射裂缝13导通反射槽12的正面与背面，如图7所示。

参见图8，所述中间体2为矩形板块结构。在中间体2的正面设有与反射槽组11相对应的2ⁿ个并列排列的波导腔凹槽21，通过隔板将每个波导腔凹槽21沿长度方向分隔为3个独立腔室，依次为：中间体上腔室、中间体中间腔室和中间体下腔室，参见图8。其中，波导腔凹槽21的中间体上腔室与位于同列的反射槽组11上方的6个反射槽12的反射裂缝13相连通，中间体下腔室与位于同列反射槽组11下方的6个反射槽12的反射裂缝13相连通，中间体中间腔室与位于同列的反射槽组11中部的4个反射槽12的反射裂缝13相连通。

在每个波导腔凹槽21的中间体上腔室、中间体中间腔室和中间体下腔室内均设有1个中间体通道23，即，每个波导腔凹槽21均通过3个中间体通道23导通该波导腔凹槽21的正面与背面，详见图6。

参见图9，所述过渡体3为矩形板块结构。参见图2，在过渡体3的正面设有与波导腔凹槽21相对应的2ⁿ个并列排列的过渡体凹槽31，通过隔板将每个过渡体凹槽31沿长度方向分隔为过渡体上腔室和过渡体下腔室。其中，过渡体凹槽31的过渡体上腔室与位于同列的中间体上腔室的中间体通道23、以及中间体中间腔室的中间体通道23相连通，过渡体下腔室与位于同列的中间体下腔室的中间体通道23相连通。在每个过渡体凹槽31的过渡体上腔室和过渡体下腔室内各设有1个过渡体通道33，即，每个过渡体凹槽31均通过2个过渡体通道33导通该过渡体凹槽31的正面与背面，详见图6。

参见图10，所述变换体4为矩形块。参见图2，在变换体4的正面设有与过渡体凹槽31相对应的2ⁿ个并列排列的变换体凹槽41。变换体凹槽41与位于同列的过渡体上腔室的过渡体通道33、过渡体下腔室的过渡体通道33相连通。

在每个变换体凹槽41内均设有1个变换体通道42。位于变换体4背面的变换体通道42的开口向外延伸形成凸台详见图6。

参见图11，所述耦合体5为长条状，参见图2，在耦合体5的正面设有与变换体凹槽41相对应的2ⁿ个耦合体凹槽51，耦合体凹槽51与位于同列的变换体凹槽41的变换体通道42相连通。在耦合体凹槽51的底部设有射频输入端口，所述射频输入端口与射频连接器6相连接，详见图11。

即由位于同一列的反射体1、中间体2、过度体3、变换体4、耦合体5首尾相互贴合，共同构成1个独立的波导腔，详见图6。换言之，本波导天线具有2ⁿ个波导腔。

参见图2，在反射体1的四角设有定位销7，通过定位销7定位且固定反射体1与中间体2的连接。优选的方式是采用定位销7对相邻的部件进行精确定位。

进一步说，射频连接器6为SMA连接器。

参见图3，在反射体1的正面开有多边形槽8。多边形槽8用以减轻反射体1的重量。

参见图4和5，反射槽12为向内凹陷的十字形。

参见图3，反射缝隙13均为竖直的长孔。

Claims (10)

1.一种X波段相控阵波导天线，其特征在于：为裂缝波导体组成的波导阵面天线；

所述裂缝波导体包括依次首尾连接的反射体（1）、中间体（2）、过渡体（3）、变换体（4）、耦合体（5）和射频连接器（6）构成；

反射体（1）的背面与中间体（2）的正面构成第一级腔体，中间体（2）的背面与过渡体（3）的正面构成第二级腔体，过渡体（3）的背面、变换体（4）、耦合体（5）共同构成第三级腔体；

在反射体（1）、中间体（2）、过渡体（3）、变换体（4）上分别开有缝隙；

在耦合体（5）的上安装有射频连接器（6）；

反射体（1）外表面接收到的天线信号依次穿过反射体（1）上的缝隙、中间体（2）上的缝隙、过渡体（3）上的缝隙、变换体（4）上的缝隙后，自射频连接器（6）输出。

2.根据权利要求1所述的一种X波段相控阵波导天线，其特征在于：

所述反射体（1）为矩形板块结构，在反射体（1）的正面设有2ⁿ列并列排列的反射槽组（11），其中，n取不小于4的整数；所述反射槽组（11）均由16个呈“1”字形竖直排列的反射槽（12）构成；在每个反射槽（12）底部的中心设有反射裂缝（13）：即，通过反射裂缝（13）导通反射槽（12）的正面与背面。

3.根据权利要求2所述的一种X波段相控阵波导天线，其特征在于：

所述中间体（2）为矩形板块结构；在中间体（2）的正面设有与反射槽组（11）相对应的2ⁿ个并列排列的波导腔凹槽（21），通过隔板将每个波导腔凹槽（21）沿长度方向分隔为3个独立腔室，依次为：中间体上腔室、中间体中间腔室和中间体下腔室；其中，波导腔凹槽（21）的中间体上腔室与位于同列的反射槽组（11）上方的6个反射槽（12）的反射裂缝（13）相连通，中间体下腔室与位于同列反射槽组（11）下方的6个反射槽（12）的反射裂缝（13）相连通，中间体中间腔室与位于同列的反射槽组（11）中部的4个反射槽（12）的反射裂缝（13）相连通；

在每个波导腔凹槽（21）的中间体上腔室、中间体中间腔室和中间体下腔室内均设有1个中间体通道（23），即，每个波导腔凹槽（21）均通过3个中间体通道（23）导通该波导腔凹槽（21）的正面与背面。

4.根据权利要求3所述的一种X波段相控阵波导天线，其特征在于：

所述过渡体（3）为矩形板块结构；在过渡体（3）的正面设有与波导腔凹槽（21）相对应的2ⁿ个并列排列的过渡体凹槽（31），通过隔板将每个过渡体凹槽（31）沿长度方向分隔为过渡体上腔室和过渡体下腔室；其中，过渡体凹槽（31）的过渡体上腔室与位于同列的中间体上腔室的中间体通道（23）、以及中间体中间腔室的中间体通道（23）相连通，过渡体下腔室与位于同列的中间体下腔室的中间体通道（23）相连通；

在每个过渡体凹槽（31）的过渡体上腔室和过渡体下腔室内各设有1个过渡体通道（33），即，每个过渡体凹槽（31）均通过2个过渡体通道（33）导通该过渡体凹槽（31）的正面与背面。

5.根据权利要求4所述的一种X波段相控阵波导天线，其特征在于：

所述变换体（4）为矩形块；在变换体（4）的正面设有与过渡体凹槽（31）相对应的2ⁿ个并列排列的变换体凹槽（41）；变换体凹槽（41）与位于同列的过渡体上腔室的过渡体通道（33）、过渡体下腔室的过渡体通道（33）相连通；

在每个变换体凹槽（41）内均设有1个变换体通道（42）；位于变换体（4）背面的变换体通道（42）的开口向外延伸形成凸台。

6.根据权利要求5所述的一种X波段相控阵波导天线，其特征在于：

所述耦合体（5）为长条状，在耦合体（5）的正面设有与变换体凹槽（41）相对应的2ⁿ个耦合体凹槽（51），耦合体凹槽（51）与位于同列的变换体凹槽（41）的变换体通道（42）相连通；在耦合体凹槽（51）的底部设有射频输入端口，所述射频输入端口与射频连接器（6）相连接；

即由位于同一列的反射体（1）、中间体（2）、过度体（3）、变换体（4）、耦合体（5）首尾相互贴合，共同构成1个独立的波导腔；即，本波导天线具有2ⁿ个波导腔。

7.如权利要求1所述的一种X波段相控阵波导天线，其特征在于：在反射体（1）的四角设有定位销（7），通过定位销（7）定位反射体（1）与中间体（2）的贴合。

8.如权利要求1所述的一种X波段相控阵波导天线，其特征在于：射频连接器（6）为SMA连接器。

9.如权利要求1所述的一种X波段相控阵波导天线，其特征在于：在反射体（1）的正面开有多边形槽（8），多边形槽（8）用以减轻重量。

10.如权利要求2所述的一种X波段相控阵波导天线，其特征在于：反射槽（12）为向内凹陷的十字花形。