CN110364828A - 毫米波高增益阵列天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了毫米波高增益阵列天线，包括波导喇叭、功分器、馈电结构，所述波导喇叭包括喇叭前端部和喇叭后端部，所述功分器包括输入端、功分主体、若干输出端，所述功分主体包括花瓣状异形结构的波导腔体，所述毫米波高增益阵列天线将所述输入端的能量通过所述花瓣状异形结构的波导腔体等分成若干份能量，若干份能量分别通过所述若干输出端传输到所述喇叭后端部并且传输后的若干份能量通过喇叭前端部均匀向外辐射，所述馈电结构与所述功分器电性连接。本发明公开的毫米波高增益阵列天线，其功分器将能量通过花瓣状异型结构的波导腔体均匀向外辐射。
Description
技术领域
本发明属于移动通讯技术领域，具体涉及毫米波高增益阵列天线。
背景技术
随着无线通信技术的快速发展，通信速率依托新型通信技术不断提高。通信信道的最大容量由工作带宽，信道数量和信噪比决定。提升通信速率意味着重新分配宽带频谱资源。物联网终端设备的工作频率主要集中在6GHz以下频段，导致低频频谱资源紧张。因此，高速率无线通信系统将逐步采用具有宽带可用频谱资源的毫米波频段。随着无线通信技术的发展，人们对无线通信设备的要求越来越高。为满足现代民用移动通讯系统和军事探测雷达系统的发展对新一代天线的尺寸、频带、效率、容量以及是否便于安装等要求，新型平板阵列天线是一个重要的研究方向。
天线作为无线通信系统的最前端射频器件，其性能直接影响系统的整体性能，例如：辐射效率和有效增益。故宽带高效率高增益阵列天线是高速率无线通信系统的关键射频器件。传统的天线技术虽然已经发展的相当成熟，然而大部分具有不利于共形、小型化和剖面过高的局限性。平板天线的优势是体积小、易安装集成、成本低、外形美观。
波导开口喇叭天线作为一种应用广泛的微波天线，其优点是结构简单、频带宽、功率容量大、调整与使用方便。它常用于如下几个方面：
1.大型射电望远镜的馈源，卫星地面站的反射面天线馈源，微波中继通讯用的反射面天线馈源；
2.阵列天线的辐射单元；
3.在天线测量中，喇叭天线常用作对其它高增益天线进行校准和增益测试的通用标准等。
发明内容
本发明的主要目的在于提供毫米波高增益阵列天线，其功分器将能量通过花瓣状异型结构的波导腔体均匀向外辐射。
本发明的另一目的在于提供毫米波高增益阵列天线，其具有节约成本、降低加工难度的特点。
为达到以上目的，本发明公开了一种毫米波高增益阵列天线，包括波导喇叭、功分器、馈电结构，其中：
所述波导喇叭包括喇叭前端部和喇叭后端部；
所述功分器包括输入端、功分主体、若干输出端，所述功分主体包括花瓣状异形结构的波导腔体，所述毫米波高增益阵列天线将所述输入端的能量通过所述花瓣状异形结构的波导腔体等分成若干份能量，若干份能量分别通过所述若干输出端传输到所述喇叭后端部并且传输后的若干份能量通过喇叭前端部均匀向外辐射；
所述馈电结构与所述功分器电性连接。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述波导喇叭包括标准的完全对称式矩形波导喇叭和标准的完全对称式圆形波导喇叭。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述功分器为1分4功分器，包括1个输入端和4个输出端，所述1分4功分器由1个输入端通过所述花瓣状异形结构的波导腔体将能量均匀分布到4个输出端，每个输出端对应连接一个喇叭后端部。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述馈电结构包括馈电端口和馈电网络，所述馈电端口与所述功分器的所述输入端电性连接，所述馈电网络在水平面通过H面或E面波导功分器级联构成整个阵列功率分配网络，所述馈电结构用于1分多馈电。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述1分4功分器对应连接4个波导喇叭，4个波导喇叭构成2*2辐射单元。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述1分4功分器与所述2*2辐射单元构成2*2辐射子阵模块。
附图说明
图1是本发明毫米波高增益阵列天线的波导喇叭结构示意图。
图2是本发明毫米波高增益阵列天线的波导喇叭结构示意图。
图3是本发明毫米波高增益阵列天线的花瓣状异形结构的波导腔体结构示意图。
图4是本发明毫米波高增益阵列天线的花瓣状异形结构的波导腔体结构示意图。
图5是本发明毫米波高增益阵列天线的花瓣状异形结构的波导腔体结构示意图。
图6是本发明毫米波高增益阵列天线的H面或E面平面波导功分网络结构正视图。
图7是本发明毫米波高增益阵列天线的波导喇叭结构示意图。
图8是本发明毫米波高增益阵列天线的辐射方向图。
附图标记包括：10、波导喇叭；11、喇叭前端部；12、喇叭后端部；21、花瓣状异形结构的波导腔体；31、H面或E面波导功分网络结构。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本发明公开了毫米波高增益阵列天线，下面结合优选实施例，对发明的具体实施例作进一步描述。
参见附图的图1，图1是本发明毫米波高增益阵列天线的波导喇叭结构示意图，图2是本发明毫米波高增益阵列天线的波导喇叭结构示意图，图3是本发明毫米波高增益阵列天线的花瓣状异形结构的波导腔体结构示意图，图4是本发明毫米波高增益阵列天线的花瓣状异形结构的波导腔体结构示意图，图5是本发明毫米波高增益阵列天线的花瓣状异形结构的波导腔体结构示意图，图6是本发明毫米波高增益阵列天线的H面或E面平面波导功分网络结构正视图。
在本发明的施例中，本领域技术人员注意，本发明涉及的能量、波导喇叭等可被视为现有技术。
本发明公开了毫米波高增益阵列天线，包括波导喇叭10、功分器、馈电结构，其中：
所述波导喇叭10包括喇叭前端部11和喇叭后端部12；
所述功分器包括输入端、功分主体、若干输出端，所述功分主体包括花瓣状异形结构的波导腔体21，所述毫米波高增益阵列天线将所述输入端的能量通过所述花瓣状异形结构的波导腔体21等分成若干份能量，若干份能量分别通过所述若干输出端传输到所述喇叭后端部12并且传输后的若干份能量通过喇叭前端部11均匀向外辐射；
所述馈电结构与所述功分器电性连接。
优选地，所述波导喇叭10包括标准的完全对称式矩形波导喇叭和标准的完全对称式圆形波导喇叭。
值得一提的是，所述功分器为1分4功分器，包括1个输入端和4个输出端，所述1分4功分器由1个输入端通过所述花瓣状异形结构的波导腔体21将能量均匀分布到4个输出端，每个输出端对应连接一个喇叭后端部12。
进一步的是，所述馈电结构包括馈电端口和馈电网络，所述馈电端口与所述功分器的所述输入端电性连接，所述馈电网络在水平面通过H面或E面波导功分器级联构成整个阵列功率分配网络，所述馈电结构用于1分多馈电。
更进一步的是，所述1分4功分器对应连接4个波导喇叭，4个波导喇叭构成2*2辐射单元13。
优选地，所述1分4功分器与所述2*2辐射单元构成2*2辐射子阵模块。
优选地，采用H面或E面功分结构，通过该结构将总口的1路信号分成上百路信号输出给1分4异型波导功分结构，再馈电给末端的开口波导辐射喇叭，实现了天线阵的等幅分布。
优选地，传统的无源波导功分器要想做到1分4结构必须得由两级1分2结构级联，本发明直接采用1分4功分器，由于简化了1级功分结构，使得天线阵列馈电网络整体布线简化了1倍，降低了制造难度并且在后期的安装、调整、维修和更换也更加的便利。在电气指标方面与以往相比取得了更优的表现，能够在辐射口面尺寸和产品厚度大幅度降低的同时又保证了足够高的增益，利于基站或雷达系统的小型化和集成化。
优选地，所述馈电网络在水平面内采用H面或E面波导功分器级联构成整个阵列的功率分配网络，实现1分多馈电，通过综合布线优化，32*32单元阵列可采用1层网络完成馈电，在大型阵列中，节约了功分器的数量，具备良好的设计简化特性和可制造性。
值得一提的是，本发明专利申请涉及的能量、波导喇叭等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。
对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种毫米波高增益阵列天线，其特征在于，包括波导喇叭、功分器、馈电结构，其中：
所述波导喇叭包括喇叭前端部和喇叭后端部；
所述功分器包括输入端、功分主体、若干输出端，所述功分主体包括花瓣状异形结构的波导腔体，所述毫米波高增益阵列天线将所述输入端的能量通过所述花瓣状异形结构的波导腔体等分成若干份能量，若干份能量分别通过所述若干输出端传输到所述喇叭后端部并且传输后的若干份能量通过喇叭前端部均匀向外辐射；
所述馈电结构与所述功分器电性连接。
2.根据权利要求1所述的毫米波高增益阵列天线，其特征在于，所述波导喇叭包括标准的完全对称式矩形波导喇叭和标准的完全对称式圆形波导喇叭。
3.根据权利要求1所述的毫米波高增益阵列天线，其特征在于，所述功分器为1分4功分器，包括1个输入端和4个输出端，所述1分4功分器由1个输入端通过所述花瓣状异形结构的波导腔体将能量均匀分布到4个输出端，每个输出端对应连接一个喇叭后端部。
4.根据权利要求1所述的毫米波高增益阵列天线，其特征在于，所述馈电结构包括馈电端口和馈电网络，所述馈电端口与所述功分器的所述输入端电性连接，所述馈电网络在水平面通过H面或E面波导功分器级联构成整个阵列功率分配网络，所述馈电结构用于1分多馈电。
5.根据权利要求3所述的毫米波高增益阵列天线，其特征在于，所述1分4功分器对应连接4个波导喇叭，4个波导喇叭构成2*2辐射单元。
6.根据权利要求5所述的毫米波高增益阵列天线，其特征在于，所述1分4功分器与所述2*2辐射单元构成2*2辐射子阵模块。
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