CN105552557B - 一种串馈式波导校正网络 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种串馈式波导校正网络，采用相同类型和宽边尺寸的波导类主传输线与耦合传输线，二者走向垂直交叉，共用一处公共壁，在每处公共壁上开两个中心位于对角线上的耦合孔。通过微调耦合孔的尺寸和偏移量可以实现不同的耦合量。本发明相比现有技术具有以下优点：耦合度较大(‑30dB左右或更大)，定向性好(优于‑16dB),用于校正相控阵天线系统中的通道不一致性，适用于高频(Q波段及以上)相控阵系统，可用作相控阵通讯天线系统的校正网络。

Description

一种串馈式波导校正网络
技术领域
本发明涉及校正网络的技术实现，具体是一种串馈式波导校正网络。
背景技术
在相控阵天线系统中，方向图信息是多个通道信号合成的结果。为了合成准确的方向图，需要对各个通道的幅相特性校正，即获取各个通道固有的相对幅度和相位信息。工作中，各通道幅相调制需要扣除固有的相对幅度和相位信息。
在校正系统中，由于校正接收机的动态范围的限制，校正信号的功率在一定范围之内才能保证鉴相的精度。在高频(Q波段及以上)相控阵系统中，馈线损耗较大，必须采用高耦合度(30dB左右)的耦合设计才能保证校正信号的强度和校正的精度。
常见的波段校正网络的实现方式有两种：
一、并馈式校正网络，在威尔金森功分器的每个末级通过耦合线耦合出对应通道的能量。(张福顺，于晓乐，商远波等，一种圆形智能天线阵列与校正网络的设计，电波科学学报，Vol.21，2006.12，pp:950-954.)其优点是平面化，结构对称，各个通道的耦合一致性好，耦合度设计范围大。其缺点是结构复杂，尺寸大，不利于集成。
二、串馈式校正网络，设计一条与各个通道的馈线共地的校正传输线，通过地面开孔的方式耦合校正。(官伟，孙绍国，X波段一体化阵列天线设计，雷达与对抗，Vol.32，No.3,2012.9，pp:26-28.)其优点是结构紧凑，易于集成。其缺点是各个通道的耦合一致性差，耦合度设计范围小。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供了一种高耦合度(30dB左右)的串馈式校正网络，解决串馈式校正网络耦合度弱的问题，使其适于集成在高频(Q波段及以上)相控阵中。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
一种串馈式波导校正网络，采用相同类型和宽边尺寸的波导类主传输线与耦合传输线，二者走向垂直交叉，共用一处公共壁，在每处公共壁上开两个中心位于对角线上的耦合孔。通过微调耦合孔的尺寸和偏移量可以实现不同的耦合量。该串馈式波导校正网络包括主波导、校正波导和正方形金属壁。所述主波导和校正波导宽边为其耦合边，主波导和校正波导走向垂直交叉，宽边尺寸相同，耦合孔开在正方形金属壁上。每处公共壁上有两个中心关于正方形金属壁的中心对称的耦合孔。其中一个耦合孔沿对角线方向，一个耦合孔垂直于对角线方向。所述主波导为多根，所述校正波导为1根，且主波导间相互平行。
更进一步的，所述耦合孔为矩形，其长度约1/4波导波长，宽度约1/40波导波长。
更进一步的，两个耦合孔中心间距约1/4波导波长。
更进一步的，所述主波导、校正波导的类型为脊波导、矩形波导或介质集成波导SIW等。
作为一个具体的例子，所述主波导有8根，校正波导有1根，8根主波导与1根校正波导垂直，主波导与校正波导的宽边共有8处交叠区域，其上有8对共16个耦合孔。
本发明相比现有技术具有以下优点：耦合度较大(-30dB左右或更大)，定向性好(优于-16dB),用于校正相控阵天线系统中的通道不一致性，适用于高频(Q波段及以上)相控阵系统，可用作相控阵通讯天线系统的校正网络。
附图说明
图1为本发明所述实施例一的外观效果图
图2为本发明所述实施例一的分层图；
图3为本发明所述实施例一的耦合孔的局部图；
图4为本发明所述天线实施例一的主波导端口电压驻波比测试图；
图5为本发明所述天线实施例一的校正波导端口电压驻波比测试图；
图6为本发明所述天线实施例一的耦合度仿真图；
图7为本发明所述天线实施例一的隔离度仿真图。
图8为本发明所述天线实施例二的分层图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例一：
一个基本的实例是8路校正网络。图1是外观效果图，图2是对应的分层图。
校正网络包括主波导1、校正波导2和耦合孔3。
如图2所示，8根主波导1与1根校正波导2垂直。主波导1与校正波导2的宽边共有8处交叠区域，其上有8对(16个)耦合孔。
如图3所示，耦合孔31和耦合孔32在主波导和校正波导的正方形交叠区域的一条对角线上。二者中心相距1/4波导波长。长度约1/4波导波长，宽度约1/40波导波长。耦合孔31沿对角线方向；耦合孔32垂直于对角线方向。
图4和图5分别给出了该实施例主波导端口和校正波导端口驻波实测曲线，表明该天线在相对带宽约6％的工作频带内端口驻波优于1.4。
图6给出了该实施例的耦合度仿真结果，该天线在整个工作频带内在相对带宽约6％的工作频带内约-28.5dB。
图7给出了该实施例的隔离度仿真结果，该天线在整个工作频带内在相对带宽约6％的工作频带内优于-46dB。结合耦合度指标，定向性优于-16dB。
实施例二：
图8给出了实施例二的分层图。与实施例一的区别是采用脊波导。
对此校正网络采用业内所公认的HFSS11.0(由Ansoft公司研发的高频结构仿真软件)进行仿真，结果表明该校正网络在6％带宽内，耦合度约为-28dB。
本发明天线利用处于主波导和校正波导公共宽边的正方形区域上的对角线上相距1/4波长的两个不对称矩形槽的耦合叠加技术，从而提供一种高耦合度的串馈校正网络的工程实现方法。尽管本发明在此参照一个优选实施例方案进行了描述，但本领域技术人员应认识到在不脱离所附权利要求书中阐明的本发明的精神和范围情况下，可对其简单替换，如在对角线上使用其他具有方向性的开槽结构(如椭圆形)，或者使用其他波导类传输线宽边耦合等，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的发明保护范围。

Claims (3)

1.一种串馈式波导校正网络，其特征在于，采用相同类型和宽边尺寸的波导类主传输线与耦合传输线，二者走向垂直交叉，共用一处公共壁，在每处公共壁上开两个中心位于对角线上的耦合孔；该串馈式波导校正网络包括主波导、校正波导和正方形金属壁；所述主波导和校正波导宽边为其耦合边，主波导和校正波导走向垂直交叉，宽边尺寸相同，耦合孔开在正方形金属壁上；每处公共壁上有两个中心关于正方形金属壁的中心对称的耦合孔；其中一个耦合孔沿对角线方向，一个耦合孔垂直于对角线方向；所述主波导为多根，所述校正波导为1根，且主波导间相互平行。
2.根据权利要求1所述的一种串馈式波导校正网络，其特征在于，所述耦合孔为矩形，其长度约1/4波导波长，宽度约1/40波导波长。
3.根据权利要求1所述的一种串馈式波导校正网络，其特征在于，两个耦合孔中心间距约1/4波导波长。
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