CN106342367B - 波导宽边缝隙阵列天线的波导馈电结构 - Google Patents

波导宽边缝隙阵列天线的波导馈电结构

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尤立志
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Abstract

本发明属于微波天线领域，涉及对波导宽边缝隙阵列天线的波导馈电结构的改进。其特征在于，波导馈电结构由垂直馈电接头[2]、i层馈电波导、ET接头[4]、和波导E面-H面转换接头[7]组成。本发明提出了一种能改变每根辐射波导上的幅度和相位的波导宽边缝隙阵列天线的波导馈电结构，满足了需要具有相位扫描功能天线的需要。

Description

波导宽边缝隙阵列天线的波导馈电结构
技术领域
本发明属于微波天线领域，涉及对波导宽边缝隙阵列天线的波导馈电结构的改进。
背景技术
在天线设计中，通常需要天线实现一维电扫描的功能。现有的波导缝隙阵列天线由几十根平行排列的辐射波导组成，每根辐射波导上沿直线排列有n个辐射缝隙区，所有的辐射缝隙区组成阵列。目前的波导馈电结构是：在辐射波导的背面增加通过耦合波导，耦合波导与辐射波导垂直，每一列辐射缝隙区共用一根耦合波导，在耦合波导上、与每个辐射缝隙区对应的位置开有一个倾斜的耦合缝隙，用于向辐射波导进行馈电。其缺点是：由于耦合波导上的耦合缝隙的尺寸一定，使每根辐射波导上的幅度和相位是不能改变的，导致天线不具备相位扫描的功能。
发明内容
本发明的目的是：提出一种能改变每根辐射波导上的幅度和相位的波导宽边缝隙阵列天线的波导馈电结构，以满足需要具有相位扫描功能天线的需要。
本发明的技术方案是：波导宽边缝隙阵列天线的波导馈电结构，包括一个在宽边上开有辐射缝隙的波导，该波导由内腔中的短路板分隔成为n个波导缝隙区1，n＝2～50；其特征在于，波导馈电结构由垂直馈电接头2、i层馈电波导、ET接头4、和波导E面-H面转换接头7组成，垂直馈电接头2的数量为n个，第一层馈电波导3的数量m1＝n/2取整数，n/2的余数为s1，s1的取值为0或1；第二层馈电波导5的数量m2＝(m1+s1)/2取整数，(m1+s1)/2的余数为s2，依次类推，最后一层馈电波导的数量mi＝(mi-1+si-1)/2，余数为0；垂直馈电接头2与第一层馈电波导3的连接关系是：当n为偶数时，每个垂直馈电接头2的耦合端与波导缝隙区1没有辐射缝隙的宽边连接，第一层馈电波导3按照从左到右的顺序与垂直馈电接头2连接，每个第一层馈电波导3的两端分别与两个相邻的垂直馈电接头2连接，即，左起第1个和第2个垂直馈电接头2与第一层左起第1个馈电波导3连接，左起第3个和第4个垂直馈电接头2与第一层左起第2个馈电波导3连接，依次类推，左起第n-1个和第n个垂直馈电接头2与第一层左起最后一个馈电波导3连接；当n为奇数时，除去最右边的第n个垂直馈电接头2外，剩余的n-1个垂直馈电接头2按照上述方式与第一层馈电波导3连接，第n个垂直馈电接头2与剩余层次中左起最后一个馈电波导空余的右端连接；第一层馈电波导3与第二层馈电波导5的连接关系是：当m1为偶数时，每个第二层馈电波导5的两端分别通过ET接头4按照从左到右的顺序与相邻的两个第一层馈电波导3连接；当m1为奇数时，除去最右边的第m1个第一层馈电波导3外，剩余的m1-1个第一层馈电波导3安装上述方式与第二层馈电波导5连接，第m1个第一层馈电波导3通过ET接头4与剩余层次中左起最后一个馈电波导空余的右端连接；依次类推，第i层馈电波导的左端通过ET接头4与第i-1层左起第1个馈电波导连接，第i层馈电波导的右端通过ET接头4与前面层次中未连接的馈电波导连接，或者第i层馈电波导的右端与第n个垂直馈电接头2连接；第i层馈电波导与波导E面-H面转换接头7连接。
本发明的优点是：提出了一种能改变每根辐射波导上的幅度和相位的波导宽边缝隙阵列天线的波导馈电结构，满足了需要具有相位扫描功能天线的需要。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中垂直馈电接头的结构示意图。
图3是本发明实施例2的扫描方向图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。参见图1，波导宽边缝隙阵列天线的波导馈电结构，包括一个在宽边上开有辐射缝隙的波导，该波导由内腔中的短路板分隔成为n个波导缝隙区1，n＝2～50；其特征在于，波导馈电结构由垂直馈电接头2、i层馈电波导、ET接头4、和波导E面-H面转换接头7组成，垂直馈电接头2的数量为n个，第一层馈电波导3的数量m1＝n/2取整数，n/2的余数为s1，s1的取值为0或1；第二层馈电波导5的数量m2＝(m1+s1)/2取整数，(m1+s1)/2的余数为s2，依次类推，最后一层馈电波导的数量mi＝(mi-1+si-1)/2，余数为0；垂直馈电接头2与第一层馈电波导3的连接关系是：当n为偶数时，每个垂直馈电接头2的耦合端与波导缝隙区1没有辐射缝隙的宽边连接，第一层馈电波导3按照从左到右的顺序与垂直馈电接头2连接，每个第一层馈电波导3的两端分别与两个相邻的垂直馈电接头2连接，即，左起第1个和第2个垂直馈电接头2与第一层左起第1个馈电波导3连接，左起第3个和第4个垂直馈电接头2与第一层左起第2个馈电波导3连接，依次类推，左起第n-1个和第n个垂直馈电接头2与第一层左起最后一个馈电波导3连接；当n为奇数时，除去最右边的第n个垂直馈电接头2外，剩余的n-1个垂直馈电接头2按照上述方式与第一层馈电波导3连接，第n个垂直馈电接头2与剩余层次中左起最后一个馈电波导空余的右端连接；第一层馈电波导3与第二层馈电波导5的连接关系是：当m1为偶数时，每个第二层馈电波导5的两端分别通过ET接头4按照从左到右的顺序与相邻的两个第一层馈电波导3连接；当m1为奇数时，除去最右边的第m1个第一层馈电波导3外，剩余的m1-1个第一层馈电波导3安装上述方式与第二层馈电波导5连接，第m1个第一层馈电波导3通过ET接头4与剩余层次中左起最后一个馈电波导空余的右端连接；依次类推，第i层馈电波导的左端通过ET接头4与第i-1层左起第1个馈电波导连接，第i层馈电波导的右端通过ET接头4与前面层次中未连接的馈电波导连接，或者第i层馈电波导的右端与第n个垂直馈电接头2连接；第i层馈电波导与波导E面-H面转换接头7连接。
参见图2，所说的垂直馈电接头2是由金属壁包围形成的腔体，该腔体由匹配腔2a、耦合孔2b和连接腔2c组成，包围匹配腔2a的金属壁的耦合端面与波导缝隙区1没有辐射缝隙的宽边贴合并且连接为整体，匹配腔2a的轮廓形状为长方体，在包围匹配腔2a的金属壁的耦合端面上开有耦合孔2b，在波导缝隙区1没有辐射缝隙的宽边上与耦合孔2b对应的位置开有尺寸相同的宽边耦合孔1b，连接腔2c带有90°转角的矩形波导腔体，连接腔2c的一端与匹配腔2a连通，连接腔2c的另一端与馈电波导的内腔连通，此时，包围连接腔2c的金属壁与馈电波导连接为整体。
本发明使阵列能够扫描的工作原理是：由于波导E面-H面转换接头7的一端通过ET接头4与馈电波导连接，另一端与移相器连接，所以根据实际扫描要求，通过控制移相器的移相量，可以控制组成阵列的每一根波导的相位值，使阵列在与波导轴向垂直的方向上实现相位扫描。
实施例1：每根波导上由4个波导缝隙区。
参见图1，波导宽边缝隙阵列天线的波导馈电结构，包括一个在宽边上开有辐射缝隙的波导，该波导由内腔中的短路板分隔成为4个波导缝隙1。其特征在于，波导馈电结构由垂直馈电接头2、2层馈电波导、ET接头4、和波导E面-H面转换接头7组成，垂直馈电接头2的数量为4个，第一层馈电波导3的数量为2；第二层馈电波导6的数量为1；垂直馈电接头2与第一层馈电波导3的连接关系是：每个垂直馈电接头2的耦合端与波导缝隙区1没有辐射缝隙的宽边连接，第一层馈电波导3按照从左到右的顺序与垂直馈电接头2连接，每个第一层馈电波导3的两端分别与两个相邻的垂直馈电接头2连接；第一层馈电波导3与第二层馈电波导6的连接关系是：第二层馈电波导6的两端分别通过ET接头4按照从左到右的顺序与相邻的两个第一层馈电波导3连接；第二层馈电波导6与波导E面-H面转换接头7连接；波导E面-H面转换接头7与移相器连接。
实施例2：每根波导上由8个波导缝隙区。
参见图1，波导宽边缝隙阵列天线的波导馈电结构，包括一个在宽边上开有辐射缝隙的波导，该波导由内腔中的短路板分隔成为8个波导缝隙1。其特征在于，波导馈电结构由垂直馈电接头2、3层馈电波导、ET接头4、和波导E面-H面转换接头7组成，垂直馈电接头2的数量为8个，第一层馈电波导3的数量为4；第二层馈电波导5的数量为2；第三层馈电波导6的数量为1；垂直馈电接头2与第一层馈电波导3的连接关系是：每个垂直馈电接头2的耦合端与波导缝隙区1没有辐射缝隙的宽边连接，第一层馈电波导3按照从左到右的顺序与垂直馈电接头2连接，每个第一层馈电波导3的两端分别与两个相邻的垂直馈电接头2连接；第一层馈电波导3与第二层馈电波导5的连接关系是：第二层馈电波导5的两端分别通过ET接头4按照从左到右的顺序与相邻的两个第一层馈电波导3连接；第二层馈电波导5与第三层馈电波导6的连接关系是：第三层馈电波导6的两端分别通过ET接头4按照从左到右的顺序与相邻的两个第二层馈电波导5连接；第三层馈电波导6与波导E面-H面转换接头7连接；波导E面-H面转换接头7与移相器连接。
实施例3：每根波导上由10个波导缝隙区。
参见图1，波导宽边缝隙阵列天线的波导馈电结构，包括一个在宽边上开有辐射缝隙的波导，该波导由内腔中的短路板分隔成为10个波导缝隙1。其特征在于，波导馈电结构由垂直馈电接头2、4层馈电波导、ET接头4、和波导E面-H面转换接头7组成，垂直馈电接头2的数量为10个，第一层馈电波导3的数量为5；第二层馈电波导5的数量为2；第三层馈电波导的数量为1；第四层馈电波导的数量为1；垂直馈电接头2与第一层馈电波导3的连接关系是：每个垂直馈电接头2的耦合端与波导缝隙区1没有辐射缝隙的宽边连接，第一层馈电波导3按照从左到右的顺序与垂直馈电接头2连接，每个第一层馈电波导3的两端分别与两个相邻的垂直馈电接头2连接；
第一层馈电波导3与第二层馈电波导5的连接关系是：第二层馈电波导5的两端分别通过ET接头4按照从左到右的顺序与相邻的两个第一层馈电波导3连接；第二层馈电波导5与第三层馈电波导的连接关系是：第三层馈电波导的两端分别通过ET接头4按照从左到右的顺序与相邻的两个第二层馈电波导5连接；第三层馈电波导与第四层馈电波导6的连接关系是：第四层馈电波导6的左端通过ET接头与第三层馈电波导连接，右端与第一层馈电波导做起第5个为连接的馈电波导3连接；第四层馈电波导6与波导E面-H面转换接头7连接；波导E面-H面转换接头7与移相器连接。
在实施例2中，每根波导上由8个波导缝隙区，根据扫描5°、10°和15°的扫描要求，通过控制每根波导后接的移相器，可以得到每根波导上的相位值，由此得到的扫描方向图参见图3。图3中横坐标表示与波导轴向垂直的方向上的观察角度，纵坐标表示归一化电场强度，曲线a表示扫描0度的方向图，曲线b表示扫描5度的方向图，曲线c表示扫描10度的方向图，曲线d表示扫描15度的方向图。由图3可以看出，阵列可以在与波导轴向垂直的方向上实现相位扫描。

Claims (2)

1.波导宽边缝隙阵列天线的波导馈电结构，对在宽边上开有辐射缝隙的波导进行馈电，该开有辐射缝隙的波导由内腔中的短路板分隔成为n个波导缝隙区[1]，n＝2～50；其特征在于，波导馈电结构由垂直馈电接头[2]、i层馈电波导、ET接头[4]、和波导E面-H面转换接头[7]组成，垂直馈电接头[2]的数量为n个，第一层馈电波导[3]的数量m1＝n/2取整数，n/2的余数为s1，s1的取值为0或1；第二层馈电波导[5]的数量m2＝(m1+s1)/2取整数，(m1+s1)/2的余数为s2，依次类推，最后一层馈电波导的数量mi＝(mi-1+Si-1)/2＝1，余数为0；每个垂直馈电接头[2]的耦合端与波导缝隙区[1]没有辐射缝隙的宽边连接，垂直馈电接头[2]与第一层馈电波导[3]的连接关系是：当n为偶数时，第一层馈电波导[3]按照从左到右的顺序与垂直馈电接头[2]连接，每个第一层馈电波导[3]的两端分别与两个相邻的垂直馈电接头[2]连接，即，左起第1个和第2个垂直馈电接头[2]与第一层左起第1个馈电波导[3]连接，左起第3个和第4个垂直馈电接头[2]与第一层左起第2个馈电波导[3]连接，依次类推，左起第n-1个和第n个垂直馈电接头[2]与第一层左起最后一个馈电波导[3]连接；当n为奇数时，除去最右边的第n个垂直馈电接头[2]外，剩余的n-1个垂直馈电接头[2]按照上述方式与第一层馈电波导[3]连接，第n个垂直馈电接头[2]与剩余层次中左起最后一个馈电波导空余的右端连接；第一层馈电波导[3]与第二层馈电波导[5]的连接关系是：当m1为偶数时，每个第二层馈电波导[5]的两端分别通过ET接头[4]按照从左到右的顺序与相邻的两个第一层馈电波导[3]连接；当m1为奇数时，除去最右边的第m1个第一层馈电波导[3]外，剩余的m1-1个第一层馈电波导[3]按照上述方式与第二层馈电波导[5]连接，第m1个第一层馈电波导[3]通过ET接头[4]与剩余层次中左起最后一个馈电波导空余的右端连接；依次类推，第i层馈电波导的左端通过ET接头[4]与第i-1层左起第1个馈电波导连接，第i层馈电波导的右端通过ET接头[4]与第i-1层左起最后1个馈电波导连接，或者第i层馈电波导的右端通过ET接头[4]与前面层次中未连接的馈电波导连接，或者第i层馈电波导的右端与第n个垂直馈电接头[2]连接；第i层馈电波导与波导E面-H面转换接头[7]连接。
2.根据权利要求1所述的波导馈电结构，其特征在于，所述的垂直馈电接头[2]是由金属壁包围形成的腔体，该腔体由匹配腔[2a]、耦合孔[2b]和连接腔[2c]组成，包围匹配腔[2a]的金属壁的耦合端面与波导缝隙区[1]没有辐射缝隙的宽边贴合并且连接为整体，匹配腔[2a]的轮廓形状为长方体，在包围匹配腔[2a]的金属壁的耦合端面上开有耦合孔[2b]，在波导缝隙区[1]没有辐射缝隙的宽边上与耦合孔[2b]对应的位置开有尺寸相同的宽边耦合孔[1b]，连接腔[2c]为带有90°转角的矩形波导腔体，连接腔[2c]的一端与匹配腔[2a]连通，连接腔[2c]的另一端与馈电波导的内腔连通，此时，包围连接腔[2c]的金属壁与馈电波导连接为整体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109659709A (zh) * 2018-12-17 2019-04-19 西安电子工程研究所 一种e面聚焦的宽带、低副瓣、大扫描角波导窄边相扫天线
CN109659706A (zh) * 2018-11-13 2019-04-19 北京理工大学 一种应用于5g移动终端的低成本波束扫描天线

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