CN109244680B - 一种波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线，包括：辐射金属盘(1)，馈电金属盘(3)，线性射频馈源(5)，吸波材料(6)，扼流槽和轴承(8)，还包括：长直矩形缝隙(2)和平行慢波结构(4)。其中辐射金属盘(1)上开有多个等间距排布、宽度渐宽的长直矩形缝隙(2)。馈电金属盘(3)的上表面附有平行慢波结构(4)。平行慢波结构(4)由多个尺寸相同、等间距、平行排列的矩形金属长齿组成。本发明通过在辐射金属盘(1)上开多个宽度逐渐增大的长直矩形缝隙(2)，实现了天线的低副瓣，解决了在卫星通信应用中容易造成邻星干扰的问题。

Description

一种波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线
技术领域
本发明涉及一种阵列天线，特别是一种波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线。
背景技术
波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线是一种具有低剖面特性的波束扫描天线，在车载、机载卫星通信方面有很好的应用市场。典型的波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线由辐射金属盘和馈电金属盘组成。辐射金属盘上开有多个尺寸相同、等间距排布的长直台阶缝隙。馈电金属盘位于辐射金属盘下方，馈电金属盘的上表面附有渐高慢波结构。渐高慢波结构由多个尺寸相同、等间距、由低到高渐变排列的矩形金属长齿组成。这种波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线结构简单，剖面低，波束角度变化范围大，但是它的副瓣电平很高，在卫星通信应用中容易造成邻星干扰的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线，解决传统的波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线由于副瓣电平很高，在卫星通信应用中容易造成邻星干扰的问题。
一种波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线，包括：辐射金属盘，馈电金属盘，线性射频馈源，吸波材料，扼流槽和轴承，还包括长直矩形缝隙和平行慢波结构。辐射金属盘上开有多个等间距排布的长直矩形缝隙，相邻长直矩形缝隙的宽度逐渐增大。馈电金属盘位于辐射金属盘下方，馈电金属盘的上表面附有平行慢波结构。平行慢波结构由多个尺寸相同、等间距、平行排列的矩形金属长齿组成。平行慢波结构的一端与线性射频馈源的一端连接，平行慢波结构的另一端与吸波材料的一端连接。扼流槽是开有多个尺寸不等的长直槽的矩形长条金属，数量为两个，镜像放置在馈电金属盘上表面的两侧，其中一个扼流槽与线性射频馈源的另一端连接，另一个扼流槽与吸波材料的另一端连接。馈电金属盘、平行慢波结构和扼流槽通过机械加工一体成形。辐射金属盘和馈电金属盘通过轴承相连。
波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线在工作时，线性射频馈源激励出电磁波，并在辐射金属盘的下表面和馈电金属盘的上表面之间形成平行平板模式的导行电磁波。扼流槽抑制导行电磁波向外泄漏。平行慢波结构使导行电磁波的波导波长小于空间波长。长直矩形缝隙切割导行电磁波，使电磁波向空间辐射并形成方向图，通过设计每一个长直矩形缝隙的尺寸，使方向图具有低副瓣的特性。吸波材料将未辐射出去的导行电磁波吸收，减小反射电磁波强度。通过旋转辐射金属盘，改变辐射金属盘与馈电金属盘的相对角度关系，使长直矩形缝隙内的电磁波形成相位差，实现了波束倾角的连续变化。
更优的，所述阵列天线为行波阵列天线。
更优的，所述长直矩形缝隙的宽度根据行波阵列天线的等效增量电导确定，长直矩形缝隙的高度为四分之一波导波长，相邻长直矩形缝隙的间距略小于一个空间波长。
更优的，所述辐射金属盘直径500mm，厚5mm。辐射金属盘上开有18个等间距排布的长直矩形缝隙，间距为19mm，宽度由2mm渐宽至5mm。馈电金属盘位于辐射金属盘下方10mm处。矩形金属长齿的高度为2mm，宽度为2mm，间距为4mm。扼流槽是开有宽度2mm，高度分别为3mm和6mm的2个长直槽的矩形长条金属。
更优的，所述天线工作频率为14.5GHz，波束扫描范围为俯仰角-60°～60°，方位角0°～360°，副瓣电平为-20dB。
本发明通过在辐射金属盘上开多个宽度逐渐增大的长直矩形缝隙，实现了波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线的低副瓣，解决了在卫星通信应用中容易造成邻星干扰的问题，是一种非常有推广前景的天线。
附图说明
图1一种波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线结构俯视示意图，
图2一种波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线结构剖面示意图。
1.辐射金属盘 2.长直矩形缝隙 3.馈电金属盘 4.平行慢波结构 5.线性射频馈源 6.吸波材料 7.扼流槽 8.轴承
具体实施方式
一种波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线，包括：辐射金属盘1，馈电金属盘3，线性射频馈源5，吸波材料6，扼流槽7和轴承8，还包括长直矩形缝隙2和平行慢波结构4。
辐射金属盘1直径500mm，厚5mm。辐射金属盘1上开有18个等间距排布的长直矩形缝隙2，间距为19mm，宽度由2mm渐宽至5mm。馈电金属盘3位于辐射金属盘1下方10mm处，馈电金属盘3的上表面附有平行慢波结构4。平行慢波结构4由多个尺寸相同、等间距、平行排列的矩形金属长齿组成，矩形金属长齿的高度为2mm，宽度为2mm，间距为4mm。平行慢波结构4的一端与线性射频馈源5的一端连接，平行慢波结构4的另一端与吸波材料6的一端连接。扼流槽7是开有宽度2mm，高度分别为3mm和6mm的2个长直槽的矩形长条金属，数量为两个，镜像放置在馈电金属盘3上表面的两侧，其中一个扼流槽7与线性射频馈源5的另一端连接，另一个扼流槽7与吸波材料6的另一端连接。馈电金属盘3、平行慢波结构4和扼流槽7通过机械加工一体成形。辐射金属盘1和馈电金属盘3通过轴承9相连。
波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线在工作时，线性射频馈源5激励出电磁波，并在辐射金属盘1的下表面和馈电金属盘3的上表面之间形成平行平板模式的导行电磁波。扼流槽7抑制导行电磁波向外泄漏。平行慢波结构4使导行电磁波的波导波长小于空间波长。长直矩形缝隙2切割导行电磁波，使电磁波向空间辐射并形成方向图。吸波材料6将未辐射出去的导行电磁波吸收，减小反射电磁波强度。通过旋转辐射金属盘1，改变辐射金属盘1与馈电金属盘3的相对角度关系，使长直矩形缝隙2内的电磁波形成相位差，实现了波束倾角的连续变化。该天线工作频率为14.5GHz，波束扫描范围为俯仰角-60°～60°，方位角0°～360°，副瓣电平为-20dB。

Claims (6)

1.一种波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线，包括：辐射金属盘(1)，馈电金属盘(3)，线性射频馈源(5)，吸波材料(6)，扼流槽和轴承(8)，其特征在于还包括：长直矩形缝隙(2)和平行慢波结构(4)；辐射金属盘(1)上开有多个等间距排布的长直矩形缝隙(2)，相邻长直矩形缝隙(2)的宽度逐渐增大；馈电金属盘(3)位于辐射金属盘(1)下方，馈电金属盘(3)的上表面附有平行慢波结构(4)；平行慢波结构(4)由多个尺寸相同、等间距、平行排列的矩形金属长齿组成；平行慢波结构(4)的一端与线性射频馈源(5)的一端连接，平行慢波结构(4)的另一端与吸波材料(6)的一端连接；扼流槽(7)是开有多个尺寸不等的长直槽的矩形长条金属，数量为两个，镜像放置在馈电金属盘(3)上表面的两侧，其中一个扼流槽(7)与线性射频馈源(5)的另一端连接，另一个扼流槽(7)与吸波材料(6)的另一端连接；馈电金属盘(3)、平行慢波结构(4)和扼流槽(7)通过机械加工一体成形；辐射金属盘(1)和馈电金属盘(3)通过轴承(8)相连；通过旋转辐射金属盘(1)，改变辐射金属盘(1)与馈电金属盘(3)的相对角度关系，使长直矩形缝隙(2)内的电磁波形成相位差，实现了波束倾角的连续变化。
2.根据权利要求1所述的波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线，其特征在于，波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线在工作时，线性射频馈源(5)激励出电磁波，并在辐射金属盘(1)的下表面和馈电金属盘(3)的上表面之间形成平行平板模式的导行电磁波；扼流槽(7)抑制导行电磁波向外泄漏；平行慢波结构(4)使导行电磁波的波导波长小于空间波长；长直矩形缝隙(2)切割导行电磁波，使电磁波向空间辐射并形成方向图，通过设计每一个长直矩形缝隙(2)的尺寸，使方向图具有所需的低副瓣的特性；吸波材料(6)将未辐射出去的导行电磁波吸收，减小反射电磁波强度。
3.根据权利要求1所述的波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线，其特征在于，所述阵列天线为行波阵列天线。
4.根据权利要求3所述的波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线，其特征在于，长直矩形缝隙(2)的宽度根据行波阵列天线的等效增量电导确定，长直矩形缝隙的高度为四分之一波导波长，相邻长直矩形缝隙(2)的间距略小于一个空间波长。
5.根据权利要求1至4所述任一的波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线，其特征在于，所述辐射金属盘(1)直径500mm，厚5mm；辐射金属盘(1)上开有18个等间距排布的长直矩形缝隙(2)，间距为19mm，宽度由2mm渐宽至5mm；馈电金属盘(3)位于辐射金属盘(1)下方10mm处；矩形金属长齿的高度为2mm，宽度为2mm，间距为4mm；扼流槽(7)是开有宽度2mm，高度分别为3mm和6mm的2个长直槽的矩形长条金属。
6.根据权利要求5所述的波束倾角可变连续断面短枝节阵列天线，其特征在于，所述天线工作频率为14.5GHz，波束扫描范围为俯仰角-60°～60°，方位角0°～360°，副瓣电平为-20dB。
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