CN109103586A - 介质基片集成波导缝隙阵 - Google Patents
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Abstract
本发明属于雷达天线技术领域，具体为基片集成波导缝隙天线阵。本发明的阵列天线由多根并列放置的波导缝隙子阵列组成，基片集成波导缝隙天线阵由两块双面覆铜的介质板压合而成，上层为介质辐射波导，下层为介质馈电波导，辐射波导和馈电波导之间通过耦合缝隙进行馈电，而下层的馈电波导则通过同轴接头馈电；辐射缝隙开在辐射波导的顶层，耦合缝隙位于辐射波导的中部，并与辐射缝隙垂直以减少两者之间的直接耦合，另有一谐调孔在馈电波导耦合缝隙旁，用来调节阻抗匹配。该天线阵列可以在垂直于波导线的方向进行相扫，在沿波导线的方向进行机械扫描。本发明天线阵重量轻，尺寸小，抗干扰能力强，定位精度高。
Description
技术领域
本发明属于雷达天线技术领域，具体涉及一种介质基片集成波导缝隙阵。
背景技术
波导缝隙天线因其低损、高增益、低剖面和结构稳定等优良特性在通讯和雷达领域得到了广泛的应用。波导缝隙的形式多种多样，常用的有宽边偏置缝隙、窄边倾斜缝隙、脊波导双缝等。但是由于金属波导尺寸大，重量重，加工复杂，因此限制了其应用范围。
基片集成波导缝隙阵不仅继承了传统金属波导缝隙阵的优点，且其加工方便，重量轻，尺寸小，因此可以在很多对功率要求不高而对尺寸和重量以及成本较敏感的场合得到应用。
发明内容
本发明旨在提供一款重量轻、体积小和频带较宽的介质基片集成波导缝隙阵，该缝隙阵列可以实现在一个维度上相扫，而在另一个维度上机扫；且在方位和俯仰面上均能实现和差波束以精确的定位。另外采用耦合缝隙在辐射波导中部馈电的方式增加缝隙阵的带宽，提高阵列抗干扰的能力。
本发明提供的介质基片集成波导缝隙阵，由同轴接头、馈电波导、辐射波导和调谐孔组成；所述馈电波导和辐射波导均由双面覆铜介质板制成，由周期性的电镀通孔将介质板分割成多条相互独立的等效波导腔；在所述辐射波导上开有辐射缝隙，在辐射波导和馈电波导之间开有对应的耦合缝隙，馈电波导通过同轴电缆外接激励馈电；辐射波导通过馈电波导和辐射波导之间的耦合缝隙馈电；所述同轴接头通过背板固定，直接接入馈电波导中，天线通过同轴接头馈电；所述调谐孔设置于耦合缝隙旁边，用以调节波导的阻抗，达到最优匹配。
本发明提供的介质基片集成波导缝隙阵，由多根并列放置的波导缝隙子阵列组成，该阵列可以在垂直于波导线的方向进行相扫，在沿波导线的方向进行机械扫描。基片集成波导缝隙天线阵列由两块双面覆铜的介质板压合而成，上层为介质辐射波导，下层为介质馈电波导，辐射波导和馈电波导之间通过耦合缝隙进行馈电，而下层的馈电波导则通过同轴接头馈电。辐射缝隙开在辐射波导的顶层，耦合缝隙位于辐射波导的中部，并与辐射缝隙垂直以减少两者之间的直接耦合，另有一调谐孔在馈电波导耦合缝隙旁，用来调节阻抗匹配。
本发明中，所述同轴接头直接插入耦合波导上的盲孔中，不需要焊接，直接通过探针等效的小天线馈电。
本发明中，所述馈电波导和辐射波导均由介质基片集成波导构成，两者尺寸、形状相同，平行放置，通过传统的pcb工艺压合在一块，在沿波导线方向使用同一套电镀通孔来分割腔体，加工方便，结构简单；而在垂直于波导线的方向，馈电波导通过盲孔来分割腔体，而辐射波导仍用通孔来进行腔体分割，在保证性能的情况下最大限度的减少盲孔的数量以降低加工的难度与成本。
本发明中，耦合缝隙垂直于波导线，以最大限度的将耦合波导中的能量耦合到辐射波导中。
本发明中，辐射缝隙沿波导线方向，与耦合缝隙垂直，以减小两者之间的直接耦合，利于按照要求给辐射缝隙加激励。
本发明中，耦合缝隙位于辐射波导能量均分点附近，可以增大缝隙波导阵的驻波带宽和方向图带宽。
本发明中，辐射缝隙在沿波导线方向被导电通孔均分为对称的两部分，便于在方位和俯仰面上同时产生和差波束。
本发明的有益效果：通过耦合缝隙在辐射缝隙阵中部位置进行馈电，增加了缝隙阵的带宽，提高了其抗干扰的能力；沿中心线将阵列分成两个对称的子阵，可以在波导线方向形成和差波束，提高定位精度；采用与辐射缝隙垂直的耦合缝隙来对辐射波导进行馈电，大大降低了耦合缝隙和辐射缝隙之间的耦合，使阵列的旁瓣得到了大幅的提高；采用介质基片和pcb的加工工艺以及同轴线直接馈电的方式，大大降低了天线阵的重量、尺寸和加工维护成本。
附图说明
图1为介质基片集成波导缝隙阵的俯视图。
图2为单根缝隙阵的俯视图。
图3为单根缝隙阵的侧视图。
图4为同相激励时阵列沿波导线方向的方向图。
图5为同相激励时阵列垂直于波导线方向的方向图。
图中标号：1为辐射缝隙，2为电镀通孔，3为开在辐射波导上的耦合缝，4为辐射波导中心处的短路金属槽孔或金属柱，5和9为馈电波导的短路金属柱，6为同轴接头，7为开在耦合波导上的耦合缝，8为调谐孔。
具体实施方式
图1为阵列的结构俯视图。阵列的主体结构由两块双面覆铜介质板压合而成，上层介质板构成辐射波导的主体结构，馈电波导则由下层介质板构成，阵列的构造由上至下分别：开在辐射波导上层铜箔上的辐射缝隙1，与上层介质板上下两层铜箔共同构成辐射波导腔体结构的导电通孔2和4，开在辐射波导下层铜箔上的耦合缝隙3，开在馈电波导上层铜箔上的耦合缝隙7，在馈电波导耦合缝隙旁的调谐孔8，与下层介质板上下两层铜箔以及电镀通孔2共同构成馈电波导腔体的金属盲孔5与9，给馈电波导加激励的同轴接头6。
图2为单根波导缝隙驻波阵的俯视图，波导线被两排导电通孔4分割为两个部分，分开馈电，可以在沿波导线方向实现差波束，辐射波导由耦合缝隙3馈电，耦合缝隙位于辐射波导能量均分点附近，以提高阵列的阻抗带宽和方向图带宽，图1中的波导缝隙二维阵列由该子阵列在垂直于波导线的方向拼合而成。
如图3所示，为阵列结构的侧视图，阵列主体为四层板结构，由两块覆铜介质板压合而成，上层介质板构成辐射波导，而下层介质板则为馈电波导。加工时，先分别加工辐射波导部分和馈电波导部分的线路与开在馈电波导上的盲孔，辐射波导和馈电波导上的线路通过传统pcb光刻工艺制作，然后将刻蚀完结构的两介质板通过pp片热压的方式压合到一块，压合完之后再在整体结构上钻导电通孔以及镀金等后处理。
如图3所示，辐射波导和馈电波导共用侧边的导电通孔2，使得结构更简单，加工更方便，整体的性能更稳定。
如图3所示，结构加工好后，天线通过同轴接头6馈电，同轴接头通过背板固定，直接接入馈电波导中，安装方便。
如图4所示，为阵列同相激励时，沿波导线方向的辐射方向图，由图可知道天线的辐射性能非常的优异，旁瓣接近-30dB，交叉极化电平比主极化低60dB。
如图5所示，为阵列同相激励时，垂直于波导线方向的辐射方向图，由图可知阵列整体的辐射特性也非常的优异，方向图的主瓣与左右两边的旁瓣非常的对称，交叉极化的电平与主极化相比也非常的低。
Claims (7)
1.一种介质基片集成波导缝隙阵，其特征在于，由多根并列放置的波导缝隙子阵列组成，波导缝隙子阵列由同轴接头、馈电波导、辐射波导和调谐孔组成；其中：
所述馈电波导和辐射波导均由双面覆铜介质板制成，由周期性的电镀通孔将介质板分割成多条相互独立的等效波导腔；
在所述辐射波导上开有辐射缝隙，在辐射波导和馈电波导之间开有对应的耦合缝隙，馈电波导通过同轴电缆外接激励馈电；辐射波导通过馈电波导和辐射波导之间的耦合缝隙馈电；
所述同轴接头通过背板固定，直接接入馈电波导中，天线通过同轴接头馈电；
所述调谐孔设置于耦合缝隙旁边，用以调节波导的阻抗，达到最优匹配。
2.根据权利要求1所述的介质基片集成波导缝隙阵，其特征在于，所述同轴接头直接插入耦合波导上设置的盲孔中，直接通过探针等效的小天线馈电。
3.根据权利要求1所述的介质基片集成波导缝隙阵，其特征在于，所述馈电波导和辐射波导均由介质基片集成波导构成，两者尺寸、形状相同，平行放置，压合在一起，在沿波导线方向使用同一套电镀通孔来分割腔体；在垂直于波导线的方向，馈电波导通过盲孔来分割腔体，而辐射波导仍用通孔来进行腔体分割。
4.根据权利要求1、2或3所述的介质基片集成波导缝隙阵，其特征在于，所述耦合缝隙垂直于波导线，以最大限度的将耦合波导中的能量耦合到辐射波导中。
5.根据权利要求4所述的介质基片集成波导缝隙阵，其特征在于，所述辐射缝隙沿波导线方向，与耦合缝隙垂直。
6.根据权利要求1、2、3或5所述的介质基片集成波导缝隙阵，其特征在于，所述耦合缝隙位于辐射波导能量均分点附近，以增大缝隙波导阵的驻波带宽和方向图带宽。
7.根据权利要求6所述的介质基片集成波导缝隙阵，其特征在于，所述辐射缝隙在沿波导线方向被导电通孔均分为对称的两部分，便于在方位和俯仰面上同时产生和差波束。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20181228 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |