CN111585049A - 一种低副瓣平板阵列天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低副瓣平板阵列天线，包括辐射层和馈电层，辐射层层叠在馈电层上方，辐射层包括第一平板以及设置在第一平板上的辐射阵列，第一平板为矩形板，辐射阵列由n2个辐射单元按照2(k‑1)行×2(k‑1)列的方式分布形成，通过两个第一辐射组件和两个第二辐射组件构建辐射层中的辐射单元，第一辐射组件包括第一矩形条、第一矩形腔、第二矩形腔和第三矩形腔，第一辐射组件中，第一矩形腔、第二矩形腔和第三矩形腔采用存在方位偏差的方式进行层叠后形成的三层耦合结构，第一矩形条位于第一矩形腔内能够更好地抑制交叉极化，降低副瓣；优点是在保证具有低副瓣的基础上，结构简单，成本较低，易于实现批量生产，具有较宽的频率带宽和较高效率。

Description

一种低副瓣平板阵列天线
技术领域
本发明涉及一种平板阵列天线，尤其是涉及一种低副瓣平板阵列天线。
背景技术
近年来，在雷达、通信、遥感遥测和空间技术等领域，高灵敏度、宽频带、低剖面和低副瓣的高性能阵列天线由于具有多频段和低成本的特点得到了广泛的应用。目前常用的阵列天线主要有微带阵列天线和平板阵列天线这两种。
微带阵列天线具有剖面低、成本低、重量轻和易加工等特性，但是当频率升高或天线阵列规模变大时，微带阵列天线导体损耗和介质损耗导致其插损增大。由此，虽然微带阵列天线可以实现宽频带，但是其无法同时实现高频率、高效率和高增益。
波导缝隙阵列天线作为当前主要使用的一种平板阵列天线，是通过在波导管的导体壁上切开一条或数条缝隙，切断内壁上的电流线，在缝隙处波导内壁表面电流的一部分会绕过缝隙，而另一部分沿原方向以位移电流的形式流过缝隙，缝隙口处的电力线产生辐射的。波导缝隙阵列天线具有导体损耗低、高效率和性能稳定等特性。现有的波导缝隙阵列天线分为波导缝隙行波阵列天线和波导缝隙驻波阵列天线两种，但是波导缝隙行波阵天线波束指向随频率变化，导致天线波束在宽频带范围内指向不一致，只能在极窄的带宽内应用，频带无法展宽；波导缝隙驻波阵由于本质上是谐振天线，一旦频率偏离谐振频率，方向图、副瓣电平等电性能指标会发生明显恶化，从而导致波导缝隙驻波阵天线只适用于窄频带应用，且带宽与阵列天线规模成反比。
随着对雷达抗干扰要求的提高与现代电子工业的发展，要求天线应具有低副瓣或极低副瓣的性能。传统的波导缝隙阵列天线主要包括馈电层和辐射层，目前主要有两种方案来降低其副瓣，第一种方案是通过调整馈电层的功率分配比例来调整辐射层能量分布从而降低副瓣，但是该方案在降低副瓣的同时总会造成主瓣变宽、增益下降，不能保证窄主瓣、不牺牲增益的同时获得极低的副瓣；第二种方案是通过在辐射层上方加极化层的方式降低副瓣，增加极化层能够使辐射层的电场极化方向旋转，能够使天线E面和H 面方向图得到优化，实现低副瓣，但是批量生产时增加极化层会使天线的成本提高20％。
申请号为201710429885.0的中国专利中公开了一种波导缝隙阵列天线，该波导缝隙阵列天线包括从上到下设置的辐射层和馈电层，辐射层采用从下至上层叠的第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元和第四辐射单元构成的多层耦合结构实现。该波导缝隙阵列天线在保证具有宽频带和高增益的基础上，具有较低的副瓣。但是，该波导缝隙阵列天线存在以下问题：一、辐射层结构层次较多，无法实现单层加工，装配结构复杂，所以难以批量生产；二、辐射层结构采用1分4耦合腔，相对带宽较窄，无法实现更宽的频率带宽；三、低副瓣特性通过辐射层中几个辐射单元的多次旋转实现，降低了天线的效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在保证具有低副瓣的基础上，结构简单，成本较低，易于实现批量生产，具有较宽的频率带宽和较高效率的低副瓣平板阵列天线。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种低副瓣平板阵列天线，包括辐射层和馈电层，所述的辐射层层叠在所述的馈电层上方，所述的馈电层用于输出的4*n2路TE10模信号，所述的辐射层具有4*n2个输入端和4*n2个输出端，所述的辐射层的4*n2个输入端用于一一对应接入所述的馈电层输出的4*n2路TE10模信号，所述的辐射层的 4*n2个输出端用于将所述的馈电层输出的4*n2路TE10模信号一一对应辐射到自由空间， n＝2(k-1)，k为大于等于3的整数；所述的辐射层包括第一平板以及设置在所述的第一平板上的辐射阵列，所述的第一平板为矩形板，所述的辐射阵列由n2个辐射单元按照 2(k-1)行×2(k-1)列的方式分布形成，位于同一行相邻两个所述的辐射单元之间的中心间距为1.8λ，位于同一列相邻两个所述的辐射单元之间的中心间距为1.8λ,λ＝c/f，c 为波速，c＝3*10^8m/s，f为所述的低副瓣平板阵列天线的中心工作频率，每个所述的辐射单元分别包括两个第一辐射组件和两个第二辐射组件，两个所述的第一辐射组件左右并行间隔排列，且位于左边的所述的第一辐射组件向右平移0.9λ后会与位于右边的所述的第一辐射组件重叠，两个所述的第二辐射组件也左右间隔排列，且位于左边的所述的第二辐射组件向右平移0.9λ后会与位于右边的所述的第二辐射组件重叠，两个所述的第二辐射组件位于两个所述的第一辐射组件的后侧，位于左侧的第二辐射组件与位于左侧的第一辐射组件之间的中心间距为0.9λ，位于右侧的第二辐射组件与位于右侧的第一辐射组件之间的中心间距为0.9λ；所述的第一辐射组件包括第一矩形条、第一矩形腔、第二矩形腔和第三矩形腔，所述的第一矩形腔、所述的第二矩形腔和所述的第三矩形腔按照从上到下顺序排布，所述的第一矩形条、所述的第一矩形腔、所述的第二矩形腔和所述的第三矩形腔的中心位于同一直线上，且该直线垂直于所述的第一平板，将该直线称为中心线；所述的第一矩形条位于所述的第一矩形腔内，所述的第一矩形条的上端面、所述的第一矩形腔的上端面与所述的第一平板的上端面位于同一平面，所述的第一矩形条的前端面与所述的第一矩形腔的前端面一体成型连接且两者处于贴合状态，所述的第一矩形条的后端面与所述的第一矩形腔的后端面一体成型连接且两者处于贴合状态，如果所述的第一矩形腔绕所述的中心线逆时针旋转45度，其前端面所在平面将会与所述的第一平板的前端面所在平面平行，所述的第二矩形腔的前端面所在平面与所述的第三矩形腔的前端面所在平面平行，且如果所述的第二矩形腔绕所述的中心线逆时针旋转67.5度，其前端面所在平面将会与所述的第一平板的前端面所在平面平行，所述的第二矩形腔的上端面与所述的第一矩形腔的下端面位于同一平面，所述的第三矩形腔的上端面与所述的第二矩形腔的下端面位于同一平面，所述的第三矩形腔的下端面与所述的第一平板的下端面位于同一平面，所述的第一矩形条的左端面到所述的第一矩形腔的左端面的距离等于所述的第一矩形条的右端面到所述的第一矩形腔的右端面的距离，所述的第一矩形腔的前端面到其后端面之间的距离为0.8λ，所述的第一矩形腔的左端面到其右端面之间的距离为0.6λ，所述的第一矩形腔的上端面到其下端面之间的距离为0.3λ，所述的第一矩形条的左端面到其右端面之间的距离为0.1λ，所述的第一矩形条的上端面到其下端面之间的距离为0.1λ；所述的第二矩形腔的前端面到其后端面之间的距离为0.6λ，所述的第二矩形腔的左端面到其右端面之间的距离为0.4λ，所述的第二矩形腔的上端面到其下端面之间的距离为0.3λ，所述的第二矩形腔内设置有第一矩形匹配板和第二矩形匹配板，所述的第一矩形匹配板的左侧壁与所述的第二矩形腔的左侧壁贴合且两者一体成型连接，所述的第一矩形匹配板的前端面到所述的第二矩形腔的前端面的距离等于所述的第一矩形匹配板的后端面到所述的第二矩形腔的后端面的距离，所述的第一矩形匹配板的左端面到其右端面之间的距离为0.1λ，所述的第一矩形匹配板的前端面到其后端面之间的距离为0.2λ，所述的第一矩形匹配板的上端面与所述的第二矩形腔的上端面位于同一平面，所述的第一矩形匹配板的下端面与所述的第二矩形腔的下端面位于同一平面，所述的第二矩形匹配板与所述的第一矩形匹配板相对于所述的第二矩形腔的左右等分平面呈左右对称结构；所述的第三矩形腔的前端面到其后端面之间的距离为0.4λ，所述的第三矩形腔的左端面到其右端面之间的距离为0.2λ，所述的第三矩形腔的上端面到其下端面之间的距离为0.1λ，所述的第三矩形腔内设置有第三矩形匹配板，所述的第三矩形匹配板的左侧壁与所述的第三矩形腔的左侧壁贴合且两者一体成型连接，所述的第三矩形匹配板的前端面到所述的第三矩形腔的前端面的距离等于所述的第三矩形匹配板的后端面到所述的第三矩形腔的后端面的距离，所述的第三矩形匹配板的上端面与所述的第三矩形腔的上端面位于同一平面，所述的第三矩形匹配板的下端面与所述的第三矩形腔的下端面位于同一平面，所述的第三矩形匹配板的左端面到其右端面之间的距离为0.1λ，所述的第三矩形匹配板的前端面到其后端面之间的距离为0.2λ，所述的第一矩形腔的上端面为所述的第一辐射组件的输出端,所述的第三矩形腔的下端面作为所述的第一辐射组件的输入端；位于左侧的第一辐射组件如果向下平移0.9λ后并且绕中心线顺时针旋转180度，此时将与位于左侧的第二辐射组件重合，位于右侧的第一辐射组件如果向下平移0.9λ后并且绕中心线顺时针旋转180度，此时将与位于右侧的第二辐射组件重合；两个所述的第一辐射组件的输入端和两个所述的第二辐射组件的输入端分别作为所述的辐射单元的4个输入端，每个所述的辐射单元的4个输入端作为所述的辐射层的4个输入端，所述的辐射层具有4*n2个输入端，两个所述的第一辐射组件的输出端和两个所述的第二辐射组件的输出端分别作为所述的辐射单元的4个输出端，每个所述的辐射单元的4个输出端分别作为所述的辐射层的4个输出端，所述的辐射层具有4*n2个输出端。所述的馈电层包括第二平板以及设置在所述的第二平板上的
Figure BDA0002495723780000041
个第1级H型E面波导功分网络单元和一个标准波导输入端口，所述的第二平板为矩形板，每个所述的第1级H型E面波导功分网络单元分别包括第1级H型E面波导功分网络和第2级H型E面波导功分器，所述的第1 级H型E面波导功分网络包括两个第一H型E面波导功分网络和两个第二H型E面波导功分网络，两个所述的第一H型E面波导功分网络左右并行间隔排列，且位于左边所述的第一H型E面波导功分网络向右平移1.8λ后会与位于右边所述的第一H型E面波导功分网络重叠，两个所述的第二H型E面波导功分网络也左右间隔排列，且位于左边所述的第二H型E面波导功分网络向右平移1.8λ后会与位于右边所述的第二H型 E面波导功分网络重叠，两个所述的第二H型E面波导功分网络位于两个所述的第一H 型E面波导功分网络的后侧，位于左侧的第二H型E面波导功分网络与位于左侧的第一H型E面波导功分网络之间的中心间距为1.8λ，且位于左侧的第二H型E面波导功分网络与位于左侧的第一H型E面波导功分网络之间为前后对称结构，位于右侧的第二H型E面波导功分网络与位于右侧的第一H型E面波导功分网络之间的中心间距为 1.8λ，且位于右侧的第二H型E面波导功分网络与位于右侧的第一H型E面波导功分网络之间为前后对称结构，每个所述的第一H型E面波导功分网络包括第1级H型E 面波导功分器和四个E面矩形波导-单脊波导转换器，所述的第1级H型E面波导功分器具有一个输入端和四个输出端，所述的第1级H型E面波导功分器将其输入端输入的一路信号分为功率相同且相位相同的四路信号在其四个输出端分别输出，每个所述的 E面矩形波导-单脊波导转换器分别具有输入端和输出端，每个所述的E面矩形波导-单脊波导转换器分别用于将其输入端接入的矩形波导转换为单脊波导在其输出端输出，四个所述的E面矩形波导-单脊波导转换器的输入端与所述的第1级H型E面波导功分器的四个输出端一一对应连接，所述的第1级H型E面波导功分器的输入端作为所述的第一H型E面波导功分网络的输入端，每个所述的E面矩形波导-单脊波导转换器的输出端分别作为所述的第一H型E面波导功分网络的输出端，所述的第一H型E面波导功分网络具有一个输入端和四个输出端，两个第一H型E面波导功分网络的输入端和两个第二H型E面波导功分网络的输入端分别作为所述的第1级H型E面波导功分网络的输入端，两个第一H型E面波导功分网络的四个输出端和两个第二H型E面波导功分网络的四个输出端分别作为所述的第1级H型E面波导功分网络的输出端，所述的第1级H型E面波导功分网络具有四个输入端和十六个输出端，所述的第2级H型 E面波导功分器具有一个输入端和四个输出端，所述的第2级H型E面波导功分器用于将其输入端输入的一路信号分为功率相同且相位相同的四路信号在其四个输出端分别输出，所述的第2级H型E面波导功分器的输入端作为所述的第1级H型E面波导功分网络单元的输入端，所述的第2级H型E面波导功分器的四个输出端与所述的第1 级H型E面波导功分网络的四个输入端一一对应连接，所述的第1级H型E面波导功分网络的十六个输出端作为所述的第1级H型E面波导功分网络单元的十六个输出端，
Figure BDA0002495723780000051
个第1级H型E面波导功分网络单元具有
Figure BDA0002495723780000052
个输出端，
Figure BDA0002495723780000053
个第1级H 型E面波导功分网络单元的
Figure BDA0002495723780000054
个输出端作为所述的馈电层的
Figure BDA0002495723780000055
个输出端与所述的辐射层的4*n2个输入端一一对应的连接；
Figure BDA0002495723780000061
个第1级H型E面波导功分网络单元按照
Figure BDA0002495723780000062
均匀间隔分布形成第1级馈电网络阵列，位于同一行的每相邻两个所述的第1级H型E面波导功分网络单元之间的中心间距为3.6λ，位于同一列的每相邻两个所述的第1级H型E面波导功分网络单元之间的中心间距为3.6λ，从所述的第1级馈电网络阵列的第1行第1列开始，每2行×2列共4个所述的第1级H型 E面波导功分网络单元作为一个第1级网络单元组，所述的第1级馈电网络阵列中共
Figure BDA0002495723780000063
个第1级网络单元组，每个第1级网络单元组中设置有一个第3级H型E面波导功分器，所述的第3级H型E面波导功分器具有一个输入端和四个输出端，所述的第3 级H型E面波导功分器用于将其输入端输入的一路信号分为功率相同且相位相同的四路信号在其四个输出端分别输出，所述的第3级H型E面波导功分器的四个输出端与第1级网络单元组中4个第1级H型E面波导功分网络单元的输入端一一对应连接，第1级网络单元组和与其连接的第3级H型E面波导功分器作为第2级H型E面波导功分网络单元，第3级H型E面波导功分器的输入端作为第2级H型E面波导功分网络单元的输入端，共得到按照
Figure BDA0002495723780000064
分布的
Figure BDA0002495723780000065
个第2级H型E面波导功分网络单元，
Figure BDA0002495723780000066
个第2级H型E面波导功分网络单元形成第2级馈电网络阵列，从所述的第2级馈电网络阵列的第1行第1列开始，每2行×2列共4个所述的第2级H型E 面波导功分网络单元作为一个第2级网络单元组，所述的第2级馈电网络阵列中共
Figure BDA0002495723780000067
个第2级网络单元组，第2级网络单元组中每个第2级H型E面波导功分网络单元的第3级H型E面波导功分器的输入端作为第2级网络单元组的一个输入端，第2级网络单元组具有四个输入端，每个第2级网络单元组中设置有一个第4级H型E面波导功分器，所述的第4级H型E面波导功分器具有一个输入端和四个输出端，所述的第4 级H型E面波导功分器用于将其输入端输入的一路信号分为功率相同且相位相同的四路信号在其四个输出端分别输出，所述的第4级H型E面波导功分器的四个输出端与第2级网络单元组的四个输入端一一对应连接，第2级网络单元组和与其连接的4级H 型E面波导功分器作为第3级H型E面波导功分网络单元，第4级H型E面波导功分器的输入端作为第3级H型E面波导功分网络单元的输入端，共得到按照
Figure BDA0002495723780000071
分布的
Figure BDA0002495723780000072
个第3级H型E面波导功分网络单元，
Figure BDA0002495723780000073
个第3级H型E面波导功分网络单元形成第3级馈电网络阵列，以此类推，直至
Figure BDA0002495723780000074
个第k-2级H型E面波导功分网络单元形成第k-2级馈电网络阵列，所述的第k-2级馈电网络阵列中的4个第k-2 级H型E面波导功分网络单元之间设置有第k-1级H型E面波导功分器，第k-1级H 型E面波导功分器具有一个输入端和四个输出端，所述的第k-1级H型E面波导功分器用于将其输入端输入的一路信号分为功率相同且相位相同的四路信号在其四个输出端分别输出，第k-1级H型E面波导功分器的四个输出端与4个第k-2级H型E面波导功分网络单元的输入端一一对应连接，第k-1级H型E面波导功分器的输入端与所述的标准波导输入端口连接，所述的标准波导输入端口为所述的馈电层的输入端，所述的馈电层的输入端与外部信号接头连接；所述的第1级H型E面波导功分器包括第一转换块、第二转换块、第三转换块、第四转换块、第五转换块、第六转换块、第一矩形块、第一金属块、第二金属块和第三金属块，所述的第一转换块、所述的第二转换块、所述的第三转换块、所述的第四转换块、所述的第五转换块、所述的第六转换块、所述的第一矩形块、所述的第一金属块、所述的第二金属块和所述的第三金属块的上端面与所述的第二平板的上端面位于同一平面，所述的第一转换块、所述的第二转换块、所述的第三转换块、所述的第四转换块、所述的第五转换块、所述的第六转换块、所述的第一矩形块、所述的第一金属块、所述的第二金属块和所述的第三金属块的下端面与所述的第二平板的下端面位于同一平面，所述的第一金属块为平行四边形块，所述的第一金属块的前端面平行于所述的第二平板的前端面，如果所述的第一金属块绕其中心逆时针旋转 22.5度后，所述的第一金属块的左端面将平行于第二平板的左端面，所述的第一金属块的前端面沿左右方向的长度为0.1λ，所述的第一金属块左端面沿前后方向的长度为0.5λ，所述的第一金属块沿上下方向的长度为0.8λ，如果所述的第一金属块向右平移0.9 λ将会与所述的第二金属块重合，所述的第三金属块位于所述的第一金属块和所述的第二金属块之间，所述的第三金属块为平行四边形块，如果所述的第三金属块绕其中心顺时针旋转12.5度后，所述的第三金属块的前端面将与所述的第二平板的前端面平行，所述的第三金属块的前端面沿左右方向的长度为0.6λ；所述的第一转换块包括第二矩形块和第一直角三角形块，所述的第二矩形块的左端面为所述的第一转换块的左端面，所述的第一转换块的左端面与所述的第一金属块的右端面连接且两者呈贴合状态，所述的第二矩形块的前端面沿左右方向的长度为0.1λ，所述的第二矩形块的左端面沿前后方向的长度为0.2λ，如果所述的第二矩形块绕其中心逆时针旋转22.5度，此时所述的第二矩形块的前端面到所述的第一金属块的前端面的距离等于所述的第二矩形块的后端面到所述的第一金属块的后端面的距离，所述的第一直角三角形块的第一个直角边所在端面与所述的第二矩形块的右端面连接且两者为贴合状态，所述的第一直角三角形块的第一个直角边所在端面沿前后方向的长度等于所述的第二矩形块的左端面沿前后方向的长度，所述的第一直角三角形块的第二个直角边所在端面与所述的第二矩形块的后端面位于同一平面，所述的第一直角三角形块的第一个直角边所在端面与所述的第一直角三角形块的斜边所在端面的夹角为22.5度，所述的第一直角三角形块的斜边所在端面与所述的第三金属块的左端面连接且两者完全重合，所述的第二转换块包括第三矩形块和第二直角三角形块，所述的第三矩形块的右端面为所述的第二转换块的右端面，所述的第二转换块的右端面与所述的第二金属块的左端面连接且两者呈贴合状态，所述的第三矩形块的前端面沿左右方向的长度为0.1λ，所述的第三矩形块的右端面沿前后方向的长度为0.2λ，如果所述的第三矩形块绕其中心逆时针旋转22.5度，此时所述的第三矩形块的前端面到所述的第二金属块的前端面的距离等于所述的第三矩形块的后端面到所述的第二金属块的后端面的距离，所述的第二直角三角形块的第一个直角边所在端面与所述的第三矩形块的左端面连接且两者为贴合状态，所述的第二直角三角形块的第一个直角边所在端面沿前后方向的长度等于所述的第三矩形块的左端面沿前后方向的长度，所述的第二直角三角形块的第二个直角边所在端面与所述的第三矩形块的前端面位于同一平面，所述的第二直角三角形块的第一个直角边所在端面与所述的第二直角三角形块的斜边所在端面的夹角为22.5度，所述的第二直角三角形块的斜边所在端面与所述的第三金属块的右端面连接且两者完全重合；所述的第三转换块包括第四矩形块和第三直角三角形块，所述的第四矩形块的前端面为所述的第三转换块的前端面，所述的第四矩形块的前端面沿左右方向的长度为0.1λ，所述的第三直角三角形块的第一个直角边所在端面与所述的第四矩形块的后端面连接且两者完全重合，所述的第三直角三角形块的第一个直角边所在端面的长度等于所述的第四矩形块的后端面沿左右方向的长度，所述的第三直角三角形块的第二个直角边所在端面与所述的第四矩形块的右端面位于同一平面，所述的第三直角三角形块的第一个直角边所在端面与所述的第三直角三角形块的斜边所在端面的夹角为22.5度，所述的第三直角三角形块的斜边所在端面与第一金属块的前端面连接且两者完全重合，所述的第三转换块向右平移0.9λ后将与所述的第四转换块完全重合，所述的第四转换块的后端面与所述的第二金属块的前端面连接且两者完全重合；所述的第五转换块与所述的第三转换块为前后对称结构，所述的第五转换块的前端面与所述的第一金属块的后端面连接且两者完全重合；所述的第六转换块与所述的第四转换块为前后对称，所述的第六转换块的前端面与所述的第二金属块的后端面连接且两者完全重合，所述的第三转换块的前端面、所述的第四转换块的前端面、所述的第五转换块的后端面和所述的第六转换块的后端面分别作为所述的第1级H型E面波导功分器的四个输出端，所述的第一矩形块的前端面与所述的第三金属块的后端面连接且两者为贴合状态，所述的第一矩形块沿左右方向的长度为0.6λ，所述的第一矩形块的前端面的左端与所述的第三金属块的后端面的左端之间的距离等于所述的第一矩形块的前端面的右端与所述的第三金属块的后端面的右端之间的距离，所述的第一矩形块的后端面作为所述的第1级H型E面波导功分器的输入端。该结构中，馈电层中第1 级H型波导功分器采用输入和输出同向结构，结构紧凑，实现了平板天线超宽带高效率馈电，利于实现小型化。
所述的E面矩形波导-单脊波导转换器包括第一矩形金属块，所述的第一矩形金属块上分别设置有矩形口和第四矩形腔，所述的矩形口的后端面为所述的E面矩形波导-单脊波导转换器的输入端，所述的矩形口的上端面到所述的第一矩形金属块的上端面具有一段距离，所述的矩形口的后端面与所述的第一矩形金属块的后端面位于同一平面，所述的第四矩形腔的上端面与所述的第一矩形金属块的上端面位于同一平面，所述的第四矩形腔的左端面与所述的矩形口的左端面位于同一平面，所述的第四矩形腔的后端面与所述的矩形口的前端面连接且处于贴合状态，所述的第四矩形腔的下端面与所述的矩形口的下端面位于同一平面，所述的矩形口的右端面所在平面与所述的第四矩形腔的右端面所在平面之间具有一段距离，所述的第四矩形腔的右端面到所述的第一矩形金属块的右端面具有一段距离，且所述的第四矩形腔的左端面到所述的第一矩形金属块的左端面的距离等于所述的第四矩形腔的右端面到所述的第一矩形金属块的右端面的距离，所述的第四矩形腔的下端面到所述的第一矩形金属块的下端面具有一段距离，所述的第四矩形腔内设置有单脊阶梯、H面台阶和E面台阶，所述的单脊阶梯、所述的H面台阶和所述的E面台阶分别为矩形块，所述的单脊阶梯、所述的H面台阶和所述的E面台阶的前端面分别与所述的第四矩形腔的前端面连接且分别处于贴合状态，所述的H面台阶的左端面与所述的第四矩形腔的左端面连接且两者为贴合状态，所述的H面台阶的下端面与所述的第四矩形腔的下端面连接且两者为贴合状态，所述的H面台阶的右端面与所述的单脊阶梯的左端面连接且处于贴合状态，所述的单脊阶梯的下端面与所述的第四矩形腔的下端面连接且两者为贴合状态，所述的单脊阶梯的上端面与所述的第四矩形腔的上端面位于同一平面，所述的单脊阶梯的右端面与所述的E面台阶的左端面连接且处于贴合状态，所述的E面台阶的右端面与所述的第四矩形腔的右端面连接且两者为贴合状态，所述的E面台阶的下端面与所述的第四矩形腔的下端面连接且两者为贴合状态；所述的H面台阶沿前后方向的长度为所述的第四矩形腔沿前后方向的长度的0.5倍，所述的H面台阶沿左右方向的长度为所述的第四矩形腔沿左右方向的长度的1/3倍，所述的 H面台阶沿上下方向的长度为所述的第四矩形腔沿上下方向的长度的0.4倍，所述的单脊阶梯沿前后方向的长度为所述的第四矩形腔前后方向的长度的0.5倍，所述的单脊阶梯沿左右方向的长度为所述的第四矩形腔沿左右方向的长度的1/3倍，所述的单脊阶梯沿上下方向的长度等于所述的第四矩形腔沿上下方向的长度，所述的E面台阶沿前后方向的长度等于所述的第四矩形腔沿前后方向的长度，所述的E面台阶沿左右方向的长度为所述的第四矩形腔沿左右方向的长度的1/3倍，所述的E面台阶沿上下方向的长度为所述的第四矩形腔沿上下方向的长度的0.25倍，所述的第四矩形腔的上端面为所述的E 面矩形波导-单脊波导转换器的输出端。该结构中，E面矩形波导-单脊波导转换器内设置的单脊阶梯、H面台阶和E面台阶实现阻抗匹配，降低因结构的不连续性带来的回波损耗，使平板阵列天线具有良好的宽带传输特性，且能够对辐射层中各个辐射单元均匀馈电，能够扩宽主模带宽，实现了阵列天线超宽带高效率馈电。
与现有技术相比，本发明的优点在于通过两个第一辐射组件和两个第二辐射组件构建辐射层中的辐射单元，两个第一辐射组件左右并行间隔排列，且位于左边的第一辐射组件向右平移0.9λ后会与位于右边的第一辐射组件重叠，两个第二辐射组件也左右间隔排列，且位于左边的第二辐射组件向右平移0.9λ后会与位于右边的第二辐射组件重叠，两个第二辐射组件位于两个第一辐射组件的后侧，位于左侧的第二辐射组件与位于左侧的第一辐射组件之间的中心间距为0.9λ，位于右侧的第二辐射组件与位于右侧的第一辐射组件之间的中心间距为0.9λ，其中第一辐射组件包括第一矩形条、第一矩形腔、第二矩形腔和第三矩形腔，第一矩形腔、第二矩形腔和第三矩形腔按照从上到下顺序排布，且三者之间存在方位偏差，第一矩形条、第一矩形腔、第二矩形腔和第三矩形腔的中心位于同一中心线上，位于左侧的第一辐射组件如果向下平移0.9λ后并且绕中心线顺时针旋转180度，此时将与位于左侧的第二辐射组件重合，位于右侧的第一辐射组件如果向下平移0.9λ后并且绕中心线顺时针旋转180度，此时将与位于右侧的第二辐射组件重合，第一辐射组件中，第一矩形腔、第二矩形腔和第三矩形腔采用存在方位偏差的方式进行层叠后形成的三层耦合结构，将传统平板天线的多级辐射结构优化为一级辐射层结构，大大降低了平板天线的剖面高度，容易实现更好的装配精度，低剖面和小型化的设计，抑制了传统平板天线中交叉极化特性的影响，明显提高了平板天线的增益与口径效率，另外第一矩形条位于第一矩形腔内能够更好地抑制交叉极化，降低副瓣，由此，本发明在保证具有低副瓣的基础上，结构简单，成本较低，易于实现批量生产，具有较宽的频率带宽和较高效率。
附图说明
图1为本发明的低副瓣平板阵列天线的分解图一；
图2为本发明的低副瓣平板阵列天线的分解图二；
图3为本发明的低副瓣平板阵列天线的辐射层的俯视图；
图4为本发明的低副瓣平板阵列天线的辐射层的底视图；
图5为本发明的低副瓣平板阵列天线的辐射层的第一辐射组件的立体图；
图6为本发明的低副瓣平板阵列天线的馈电层的俯视图；
图7为本发明的低副瓣平板阵列天线的馈电层的底视图；
图8为本发明的低副瓣平板阵列天线的馈电层的第1级H型E面波导功分器的分解图；
图9为本发明的低副瓣平板阵列天线的馈电层的E面矩形波导-单脊波导转换器的分解图；
图10为本发明的低副瓣平板阵列天线的反射系数仿真曲线图；
图11为本发明的低副瓣平板阵列天线的H面方向图；
图12为本发明的低副瓣平板阵列天线的E面方向图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例：如图1和图2所示，一种低副瓣平板阵列天线，包括辐射层1和馈电层2，辐射层1层叠在馈电层2上方，馈电层2用于输出的4*n2路TE10模信号，辐射层1具有4*n2个输入端和4*n2个输出端，辐射层1的4*n2个输入端用于一一对应接入馈电层 2输出的4*n2路TE10模信号，辐射层1的4*n2个输出端用于将馈电层2输出的4*n2路 TE10模信号一一对应辐射到自由空间，n＝2(k-1)，k为大于等于3的整数；如图3-5所示，辐射层1包括第一平板3以及设置在第一平板3上的辐射阵列，第一平板3为矩形板，辐射阵列由n2个辐射单元4按照2(k-1)行×2(k-1)列的方式分布形成，位于同一行相邻两个辐射单元4之间的中心间距为1.8λ，位于同一列相邻两个辐射单元4之间的中心间距为1.8λ,λ＝c/f，c为波速，c＝3*10^8m/s，f为低副瓣平板阵列天线的中心工作频率，每个辐射单元4分别包括两个第一辐射组件5和两个第二辐射组件6，两个第一辐射组件5左右并行间隔排列，且位于左边的第一辐射组件5向右平移0.9λ后会与位于右边的第一辐射组件5重叠，两个第二辐射组件6也左右间隔排列，且位于左边的第二辐射组件6向右平移0.9λ后会与位于右边的第二辐射组件6重叠，两个第二辐射组件6位于两个第一辐射组件5的后侧，位于左侧的第二辐射组件6与位于左侧的第一辐射组件5之间的中心间距为0.9λ，位于右侧的第二辐射组件6与位于右侧的第一辐射组件5之间的中心间距为0.9λ；第一辐射组件5包括第一矩形条7、第一矩形腔8、第二矩形腔9和第三矩形腔10，第一矩形腔8、第二矩形腔9和第三矩形腔10按照从上到下顺序排布，第一矩形条7、第一矩形腔8、第二矩形腔9和第三矩形腔10的中心位于同一直线上，且该直线垂直于第一平板3，将该直线称为中心线；第一矩形条7位于第一矩形腔8内，第一矩形条7的上端面、第一矩形腔8的上端面与第一平板3的上端面位于同一平面，第一矩形条7的前端面与第一矩形腔8的前端面一体成型连接且两者处于贴合状态，第一矩形条7的后端面与第一矩形腔8的后端面一体成型连接且两者处于贴合状态，如果第一矩形腔8绕中心线逆时针旋转45度，其前端面所在平面将会与第一平板3的前端面所在平面平行，第二矩形腔9的前端面所在平面与第三矩形腔10 的前端面所在平面平行，且如果第二矩形腔9绕中心线逆时针旋转67.5度，其前端面所在平面将会与第一平板3的前端面所在平面平行，第二矩形腔9的上端面与第一矩形腔 8的下端面位于同一平面，第三矩形腔10的上端面与第二矩形腔9的下端面位于同一平面，第三矩形腔10的下端面与第一平板3的下端面位于同一平面，第一矩形条7的左端面到第一矩形腔8的左端面的距离等于第一矩形条7的右端面到第一矩形腔8的右端面的距离，第一矩形腔8的前端面到其后端面之间的距离为0.8λ，第一矩形腔8的左端面到其右端面之间的距离为0.6λ，第一矩形腔8的上端面到其下端面之间的距离为 0.3λ，第一矩形条7的左端面到其右端面之间的距离为0.1λ，第一矩形条7的上端面到其下端面之间的距离为0.1λ；第二矩形腔9的前端面到其后端面之间的距离为0.6 λ，第二矩形腔9的左端面到其右端面之间的距离为0.4λ，第二矩形腔9的上端面到其下端面之间的距离为0.3λ，第二矩形腔9内设置有第一矩形匹配板91和第二矩形匹配板92，第一矩形匹配板的左侧壁与第二矩形腔9的左侧壁贴合且两者一体成型连接，第一矩形匹配板的前端面到第二矩形腔9的前端面的距离等于第一矩形匹配板的后端面到第二矩形腔9的后端面的距离，第一矩形匹配板的左端面到其右端面之间的距离为 0.1λ，第一矩形匹配板的前端面到其后端面之间的距离为0.2λ，第一矩形匹配板91 的上端面与第二矩形腔9的上端面位于同一平面，第一矩形匹配板91的下端面与第二矩形腔9的下端面位于同一平面，第二矩形匹配板92与第一矩形匹配板91相对于第二矩形腔9的左右等分平面呈左右对称结构；第三矩形腔10的前端面到其后端面之间的距离为0.4λ，第三矩形腔10的左端面到其右端面之间的距离为0.2λ，第三矩形腔 10的上端面到其下端面之间的距离为0.1λ，第三矩形腔10内设置有第三矩形匹配板 101，第三矩形匹配板101的左侧壁与第三矩形腔10的左侧壁贴合且两者一体成型连接，第三矩形匹配板101的前端面到第三矩形腔10的前端面的距离等于第三矩形匹配板的后端面到第三矩形腔10的后端面的距离，第三矩形匹配板101的上端面与第三矩形腔10的上端面位于同一平面，第三矩形匹配板的下端面与第三矩形腔10的下端面位于同一平面，第三矩形匹配板的左端面到其右端面之间的距离为0.1λ，第三矩形匹配板101 的前端面到其后端面之间的距离为0.2λ，第一矩形腔8的上端面为第一辐射组件5的输出端,第三矩形腔10的下端面作为第一辐射组件5的输入端；位于左侧的第一辐射组件5如果向下平移0.9λ后并且绕中心线顺时针旋转180度，此时将与位于左侧的第二辐射组件6重合，位于右侧的第一辐射组件5如果向下平移0.9λ后并且绕中心线顺时针旋转180度，此时将与位于右侧的第二辐射组件6重合；两个第一辐射组件5的输入端和两个第二辐射组件6的输入端分别作为辐射单元4的4个输入端，每个辐射单元4 的4个输入端作为辐射层1的4个输入端，辐射层1具有4*n2个输入端，两个第一辐射组件5的输出端和两个第二辐射组件6的输出端分别作为辐射单元4的4个输出端，每个辐射单元4的4个输出端分别作为辐射层1的4个输出端，辐射层1具有4*n2个输出端。
本实施例中，如图6和图7所示，馈电层2包括第二平板11以及设置在第二平板11上的
Figure BDA0002495723780000141
个第1级H型E面波导功分网络单元12和一个标准波导输入端口13，第二平板11为矩形板，每个第1级H型E面波导功分网络单元12分别包括第1级H型E 面波导功分网络和第2级H型E面波导功分器14，第1级H型E面波导功分网络包括两个第一H型E面波导功分网络15和两个第二H型E面波导功分网络16，两个第一H 型E面波导功分网络15左右并行间隔排列，且位于左边第一H型E面波导功分网络15 向右平移1.8λ后会与位于右边第一H型E面波导功分网络15重叠，两个第二H型E 面波导功分网络16也左右间隔排列，且位于左边第二H型E面波导功分网络16向右平移1.8λ后会与位于右边第二H型E面波导功分网络16重叠，两个第二H型E面波导功分网络16位于两个第一H型E面波导功分网络15的后侧，位于左侧的第二H型E面波导功分网络16与位于左侧的第一H型E面波导功分网络15之间的中心间距为 1.8λ，且位于左侧的第二H型E面波导功分网络16与位于左侧的第一H型E面波导功分网络15之间为前后对称结构，位于右侧的第二H型E面波导功分网络16与位于右侧的第一H型E面波导功分网络15之间的中心间距为1.8λ，且位于右侧的第二H 型E面波导功分网络16与位于右侧的第一H型E面波导功分网络15之间为前后对称结构，每个第一H型E面波导功分网络15包括第1级H型E面波导功分器17和四个 E面矩形波导-单脊波导转换器18，第1级H型E面波导功分器17具有一个输入端和四个输出端，第1级H型E面波导功分器17将其输入端输入的一路信号分为功率相同且相位相同的四路信号在其四个输出端分别输出，每个E面矩形波导-单脊波导转换器18 分别具有输入端和输出端，每个E面矩形波导-单脊波导转换器18分别用于将其输入端接入的矩形波导转换为单脊波导在其输出端输出，四个E面矩形波导-单脊波导转换器 18的输入端与第1级H型E面波导功分器17的四个输出端一一对应连接，第1级H 型E面波导功分器17的输入端作为第一H型E面波导功分网络15的输入端，每个E 面矩形波导-单脊波导转换器18的输出端分别作为第一H型E面波导功分网络15的输出端，第一H型E面波导功分网络15具有一个输入端和四个输出端，两个第一H型E 面波导功分网络15的输入端和两个第二H型E面波导功分网络16的输入端分别作为第1级H型E面波导功分网络的输入端，两个第一H型E面波导功分网络15的四个输出端和两个第二H型E面波导功分网络16的四个输出端分别作为第1级H型E面波导功分网络的输出端，第1级H型E面波导功分网络具有四个输入端和十六个输出端，第2级H型E面波导功分器14具有一个输入端和四个输出端，第2级H型E面波导功分器14用于将其输入端输入的一路信号分为功率相同且相位相同的四路信号在其四个输出端分别输出，第2级H型E面波导功分器14的输入端作为第1级H型E面波导功分网络单元12的输入端，第2级H型E面波导功分器14的四个输出端与第1级H型 E面波导功分网络的四个输入端一一对应连接，第1级H型E面波导功分网络的十六个输出端作为第1级H型E面波导功分网络单元12的十六个输出端，
Figure BDA0002495723780000151
个第1级H 型E面波导功分网络单元12具有
Figure BDA0002495723780000152
个输出端，
Figure BDA0002495723780000153
个第1级H型E面波导功分网络单元12的
Figure BDA0002495723780000154
个输出端作为馈电层2的
Figure BDA0002495723780000155
个输出端与辐射层1的 4*n2个输入端一一对应的连接；
Figure BDA0002495723780000156
个第1级H型E面波导功分网络单元12按照
Figure BDA0002495723780000157
Figure BDA0002495723780000158
均匀间隔分布形成第1级馈电网络阵列，位于同一行的每相邻两个第1级H 型E面波导功分网络单元12之间的中心间距为3.6λ，位于同一列的每相邻两个第1级 H型E面波导功分网络单元12之间的中心间距为3.6λ，从第1级馈电网络阵列的第1 行第1列开始，每2行×2列共4个第1级H型E面波导功分网络单元12作为一个第1 级网络单元组，第1级馈电网络阵列中共
Figure BDA0002495723780000159
个第1级网络单元组，每个第1级网络单元组中设置有一个第3级H型E面波导功分器，第3级H型E面波导功分器具有一个输入端和四个输出端，第3级H型E面波导功分器用于将其输入端输入的一路信号分为功率相同且相位相同的四路信号在其四个输出端分别输出，第3级H型E面波导功分器的四个输出端与第1级网络单元组中4个第1级H型E面波导功分网络单元12 的输入端一一对应连接，第1级网络单元组和与其连接的第3级H型E面波导功分器作为第2级H型E面波导功分网络单元，第3级H型E面波导功分器的输入端作为第 2级H型E面波导功分网络单元的输入端，共得到按照
Figure BDA00024957237800001510
分布的
Figure BDA00024957237800001511
个第2 级H型E面波导功分网络单元，
Figure BDA00024957237800001512
个第2级H型E面波导功分网络单元形成第2 级馈电网络阵列，从第2级馈电网络阵列的第1行第1列开始，每2行×2列共4个第2 级H型E面波导功分网络单元作为一个第2级网络单元组，第2级馈电网络阵列中共
Figure BDA0002495723780000161
个第2级网络单元组，第2级网络单元组中每个第2级H型E面波导功分网络单元的第3级H型E面波导功分器的输入端作为第2级网络单元组的一个输入端，第2 级网络单元组具有四个输入端，每个第2级网络单元组中设置有一个第4级H型E面波导功分器，第4级H型E面波导功分器具有一个输入端和四个输出端，第4级H型 E面波导功分器用于将其输入端输入的一路信号分为功率相同且相位相同的四路信号在其四个输出端分别输出，第4级H型E面波导功分器的四个输出端与第2级网络单元组的四个输入端一一对应连接，第2级网络单元组和与其连接的4级H型E面波导功分器作为第3级H型E面波导功分网络单元，第4级H型E面波导功分器的输入端作为第3级H型E面波导功分网络单元的输入端，共得到按照
Figure BDA0002495723780000162
分布的
Figure BDA0002495723780000163
个第3级H型E面波导功分网络单元，
Figure BDA0002495723780000164
个第3级H型E面波导功分网络单元形成第3级馈电网络阵列，以此类推，直至
Figure BDA0002495723780000165
个第k-2级H型E面波导功分网络单元形成第k-2级馈电网络阵列，第k-2级馈电网络阵列中的4个第k-2级H型E面波导功分网络单元之间设置有第k-1级H型E面波导功分器，第k-1级H型E面波导功分器具有一个输入端和四个输出端，第k-1级H型E面波导功分器用于将其输入端输入的一路信号分为功率相同且相位相同的四路信号在其四个输出端分别输出，第k-1级H型 E面波导功分器的四个输出端与4个第k-2级H型E面波导功分网络单元的输入端一一对应连接，第k-1级H型E面波导功分器的输入端与标准波导输入端口13连接，标准波导输入端口13为馈电层2的输入端，馈电层2的输入端与外部信号接头连接；如图8 所示，第1级H型E面波导功分器17包括第一转换块19、第二转换块20、第三转换块21、第四转换块22、第五转换块23、第六转换块24、第一矩形块25、第一金属块 26、第二金属块27和第三金属块28，第一转换块19、第二转换块20、第三转换块21、第四转换块22、第五转换块23、第六转换块24、第一矩形块25、第一金属块26、第二金属块27和第三金属块28的上端面与第二平板11的上端面位于同一平面，第一转换块19、第二转换块20、第三转换块21、第四转换块22、第五转换块23、第六转换块 24、第一矩形块25、第一金属块26、第二金属块27和第三金属块28的下端面与第二平板11的下端面位于同一平面，第一金属块26为平行四边形块，第一金属块26的前端面平行于第二平板11的前端面，如果第一金属块26绕其中心逆时针旋转22.5度后，第一金属块26的左端面将平行于第二平板11的左端面，第一金属块26的前端面沿左右方向的长度为0.1λ，第一金属块26左端面沿前后方向的长度为0.5λ，第一金属块 26沿上下方向的长度为0.8λ，如果第一金属块26向右平移0.9λ将会与第二金属块27 重合，第三金属块28位于第一金属块26和第二金属块27之间，第三金属块28为平行四边形块，如果第三金属块28绕其中心顺时针旋转12.5度后，第三金属块28的前端面将与第二平板11的前端面平行，第三金属块28的前端面沿左右方向的长度为0.6λ；第一转换块19包括第二矩形块29和第一直角三角形块30，第二矩形块29的左端面为第一转换块19的左端面，第一转换块19的左端面与第一金属块26的右端面连接且两者呈贴合状态，第二矩形块29的前端面沿左右方向的长度为0.1λ，第二矩形块29的左端面沿前后方向的长度为0.2λ，如果第二矩形块29绕其中心逆时针旋转22.5度，此时第二矩形块29的前端面到第一金属块26的前端面的距离等于第二矩形块29的后端面到第一金属块26的后端面的距离，第一直角三角形块30的第一个直角边所在端面与第二矩形块29的右端面连接且两者为贴合状态，第一直角三角形块30的第一个直角边所在端面沿前后方向的长度等于第二矩形块29的左端面沿前后方向的长度，第一直角三角形块30的第二个直角边所在端面与第二矩形块29的后端面位于同一平面，第一直角三角形块30的第一个直角边所在端面与第一直角三角形块30的斜边所在端面的夹角为22.5度，第一直角三角形块30的斜边所在端面与第三金属块28的左端面连接且两者完全重合，第二转换块20包括第三矩形块31和第二直角三角形块32，第三矩形块 31的右端面为第二转换块20的右端面，第二转换块20的右端面与第二金属块27的左端面连接且两者呈贴合状态，第三矩形块31的前端面沿左右方向的长度为0.1λ，第三矩形块31的右端面沿前后方向的长度为0.2λ，如果第三矩形块31绕其中心逆时针旋转22.5度，此时第三矩形块31的前端面到第二金属块27的前端面的距离等于第三矩形块31的后端面到第二金属块27的后端面的距离，第二直角三角形块32的第一个直角边所在端面与第三矩形块31的左端面连接且两者为贴合状态，第二直角三角形块32的第一个直角边所在端面沿前后方向的长度等于第三矩形块31的左端面沿前后方向的长度，第二直角三角形块32的第二个直角边所在端面与第三矩形块31的前端面位于同一平面，第二直角三角形块32的第一个直角边所在端面与第二直角三角形块32的斜边所在端面的夹角为22.5度，第二直角三角形块32的斜边所在端面与第三金属块28的右端面连接且两者完全重合；第三转换块21包括第四矩形块33和第三直角三角形块34，第四矩形块33的前端面为第三转换块21的前端面，第四矩形块33的前端面沿左右方向的长度为0.1λ，第三直角三角形块34的第一个直角边所在端面与第四矩形块33的后端面连接且两者完全重合，第三直角三角形块34的第一个直角边所在端面的长度等于第四矩形块33的后端面沿左右方向的长度，第三直角三角形块34的第二个直角边所在端面与第四矩形块33的右端面位于同一平面，第三直角三角形块34的第一个直角边所在端面与第三直角三角形块34的斜边所在端面的夹角为22.5度，第三直角三角形块34 的斜边所在端面与第一金属块26的前端面连接且两者完全重合，第三转换块21向右平移0.9λ后将与第四转换块22完全重合，第四转换块22的后端面与第二金属块27的前端面连接且两者完全重合；第五转换块23与第三转换块21为前后对称结构，第五转换块23的前端面与第一金属块26的后端面连接且两者完全重合；第六转换块24与第四转换块22为前后对称，第六转换块24的前端面与第二金属块27的后端面连接且两者完全重合，第三转换块21的前端面、第四转换块22的前端面、第五转换块23的后端面和第六转换块24的后端面分别作为第1级H型E面波导功分器17的四个输出端，第一矩形块25的前端面与第三金属块28的后端面连接且两者为贴合状态，第一矩形块 25沿左右方向的长度为0.6λ，第一矩形块25的前端面的左端与第三金属块28的后端面的左端之间的距离等于第一矩形块25的前端面的右端与第三金属块28的后端面的右端之间的距离，第一矩形块25的后端面作为第1级H型E面波导功分器17的输入端。
本实施例中，如图9所示，E面矩形波导-单脊波导转换器18包括第一矩形金属块35，第一矩形金属块35上分别设置有矩形口36和第四矩形腔37，矩形口36的后端面为E面矩形波导-单脊波导转换器18的输入端，矩形口36的上端面到第一矩形金属块 35的上端面具有一段距离，矩形口36的后端面与第一矩形金属块35的后端面位于同一平面，第四矩形腔37的上端面与第一矩形金属块35的上端面位于同一平面，第四矩形腔37的左端面与矩形口36的左端面位于同一平面，第四矩形腔37的后端面与矩形口 36的前端面连接且处于贴合状态，第四矩形腔37的下端面与矩形口36的下端面位于同一平面，矩形口36的右端面所在平面与第四矩形腔37的右端面所在平面之间具有一段距离，第四矩形腔37的右端面到第一矩形金属块35的右端面具有一段距离，且第四矩形腔37的左端面到第一矩形金属块35的左端面的距离等于第四矩形腔37的右端面到第一矩形金属块35的右端面的距离，第四矩形腔37的下端面到第一矩形金属块35的下端面具有一段距离，第四矩形腔37内设置有单脊阶梯38、H面台阶39和E面台阶40，单脊阶梯38、H面台阶39和E面台阶40分别为矩形块，单脊阶梯38、H面台阶 39和E面台阶40的前端面分别与第四矩形腔37的前端面连接且分别处于贴合状态，H 面台阶39的左端面与第四矩形腔37的左端面连接且两者为贴合状态，H面台阶39的下端面与第四矩形腔37的下端面连接且两者为贴合状态，H面台阶39的右端面与单脊阶梯38的左端面连接且处于贴合状态，单脊阶梯38的下端面与第四矩形腔37的下端面连接且两者为贴合状态，单脊阶梯38的上端面与第四矩形腔37的上端面位于同一平面，单脊阶梯38的右端面与E面台阶40的左端面连接且处于贴合状态，E面台阶40 的右端面与第四矩形腔37的右端面连接且两者为贴合状态，E面台阶40的下端面与第四矩形腔37的下端面连接且两者为贴合状态；H面台阶39沿前后方向的长度为第四矩形腔37沿前后方向的长度的0.5倍，H面台阶39沿左右方向的长度为第四矩形腔37 沿左右方向的长度的1/3倍，H面台阶39沿上下方向的长度为第四矩形腔37沿上下方向的长度的0.4倍，单脊阶梯38沿前后方向的长度为第四矩形腔37前后方向的长度的 0.5倍，单脊阶梯38沿左右方向的长度为第四矩形腔37沿左右方向的长度的1/3倍，单脊阶梯38沿上下方向的长度等于第四矩形腔37沿上下方向的长度，E面台阶40沿前后方向的长度等于第四矩形腔37沿前后方向的长度，E面台阶40沿左右方向的长度为第四矩形腔37沿左右方向的长度的1/3倍，E面台阶40沿上下方向的长度为第四矩形腔37沿上下方向的长度的0.25倍，第四矩形腔37的上端面为E面矩形波导-单脊波导转换器18的输出端。
对本发明的低副瓣平板阵列天线进行仿真，其中本发明的低副瓣平板阵列天线的反射系数S11仿真曲线图如图10所示，本发明的低副瓣平板阵列天线的H面方向图如图 11所示，本发明的低副瓣平板阵列天线的E面方向图如图12所示。分析图10可知：在70-85GHz的频率范围内，本发明的低副瓣平板阵列天线的反射系数优于-20dB，-10dB 的相对带宽大于30％；分析图11可知：本发明的低副瓣平板阵列天线的H面的峰值增益大于33dB；分析图12可知本发明的低副瓣平板阵列天线的E面的峰值增益大于33dB。

Claims (3)

1.一种低副瓣平板阵列天线，包括辐射层和馈电层，所述的辐射层层叠在所述的馈电层上方，所述的馈电层用于输出的4*n2路TE10模信号，所述的辐射层具有4*n2个输入端和4*n2个输出端，所述的辐射层的4*n2个输入端用于一一对应接入所述的馈电层输出的4*n2路TE10模信号，所述的辐射层的4*n2个输出端用于将所述的馈电层输出的4*n2路TE10模信号一一对应辐射到自由空间，n＝2(k-1)，k为大于等于3的整数；
所述的辐射层包括第一平板以及设置在所述的第一平板上的辐射阵列，所述的第一平板为矩形板，所述的辐射阵列由n2个辐射单元按照2(k-1)行×2(k-1)列的方式分布形成，位于同一行相邻两个所述的辐射单元之间的中心间距为1.8λ，位于同一列相邻两个所述的辐射单元之间的中心间距为1.8λ,λ＝c/f，c为波速，c＝3*10^8m/s，f为所述的低副瓣平板阵列天线的中心工作频率，每个所述的辐射单元分别包括两个第一辐射组件和两个第二辐射组件，两个所述的第一辐射组件左右并行间隔排列，且位于左边的所述的第一辐射组件向右平移0.9λ后会与位于右边的所述的第一辐射组件重叠，两个所述的第二辐射组件也左右间隔排列，且位于左边的所述的第二辐射组件向右平移0.9λ后会与位于右边的所述的第二辐射组件重叠，两个所述的第二辐射组件位于两个所述的第一辐射组件的后侧，位于左侧的第二辐射组件与位于左侧的第一辐射组件之间的中心间距为0.9λ，位于右侧的第二辐射组件与位于右侧的第一辐射组件之间的中心间距为0.9λ；
所述的第一辐射组件包括第一矩形条、第一矩形腔、第二矩形腔和第三矩形腔，所述的第一矩形腔、所述的第二矩形腔和所述的第三矩形腔按照从上到下顺序排布，所述的第一矩形条、所述的第一矩形腔、所述的第二矩形腔和所述的第三矩形腔的中心位于同一直线上，且该直线垂直于所述的第一平板，将该直线称为中心线；所述的第一矩形条位于所述的第一矩形腔内，所述的第一矩形条的上端面、所述的第一矩形腔的上端面与所述的第一平板的上端面位于同一平面，所述的第一矩形条的前端面与所述的第一矩形腔的前端面一体成型连接且两者处于贴合状态，所述的第一矩形条的后端面与所述的第一矩形腔的后端面一体成型连接且两者处于贴合状态，如果所述的第一矩形腔绕所述的中心线逆时针旋转45度，其前端面所在平面将会与所述的第一平板的前端面所在平面平行，所述的第二矩形腔的前端面所在平面与所述的第三矩形腔的前端面所在平面平行，且如果所述的第二矩形腔绕所述的中心线逆时针旋转67.5度，其前端面所在平面将会与所述的第一平板的前端面所在平面平行，所述的第二矩形腔的上端面与所述的第一矩形腔的下端面位于同一平面，所述的第三矩形腔的上端面与所述的第二矩形腔的下端面位于同一平面，所述的第三矩形腔的下端面与所述的第一平板的下端面位于同一平面，所述的第一矩形条的左端面到所述的第一矩形腔的左端面的距离等于所述的第一矩形条的右端面到所述的第一矩形腔的右端面的距离，所述的第一矩形腔的前端面到其后端面之间的距离为0.8λ，所述的第一矩形腔的左端面到其右端面之间的距离为0.6λ，所述的第一矩形腔的上端面到其下端面之间的距离为0.3λ，所述的第一矩形条的左端面到其右端面之间的距离为0.1λ，所述的第一矩形条的上端面到其下端面之间的距离为0.1λ；所述的第二矩形腔的前端面到其后端面之间的距离为0.6λ，所述的第二矩形腔的左端面到其右端面之间的距离为0.4λ，所述的第二矩形腔的上端面到其下端面之间的距离为0.3λ，所述的第二矩形腔内设置有第一矩形匹配板和第二矩形匹配板，所述的第一矩形匹配板的左侧壁与所述的第二矩形腔的左侧壁贴合且两者一体成型连接，所述的第一矩形匹配板的前端面到所述的第二矩形腔的前端面的距离等于所述的第一矩形匹配板的后端面到所述的第二矩形腔的后端面的距离，所述的第一矩形匹配板的左端面到其右端面之间的距离为0.1λ，所述的第一矩形匹配板的前端面到其后端面之间的距离为0.2λ，所述的第一矩形匹配板的上端面与所述的第二矩形腔的上端面位于同一平面，所述的第一矩形匹配板的下端面与所述的第二矩形腔的下端面位于同一平面，所述的第二矩形匹配板与所述的第一矩形匹配板相对于所述的第二矩形腔的左右等分平面呈左右对称结构；所述的第三矩形腔的前端面到其后端面之间的距离为0.4λ，所述的第三矩形腔的左端面到其右端面之间的距离为0.2λ，所述的第三矩形腔的上端面到其下端面之间的距离为0.1λ，所述的第三矩形腔内设置有第三矩形匹配板，所述的第三矩形匹配板的左侧壁与所述的第三矩形腔的左侧壁贴合且两者一体成型连接，所述的第三矩形匹配板的前端面到所述的第三矩形腔的前端面的距离等于所述的第三矩形匹配板的后端面到所述的第三矩形腔的后端面的距离，所述的第三矩形匹配板的上端面与所述的第三矩形腔的上端面位于同一平面，所述的第三矩形匹配板的下端面与所述的第三矩形腔的下端面位于同一平面，所述的第三矩形匹配板的左端面到其右端面之间的距离为0.1λ，所述的第三矩形匹配板的前端面到其后端面之间的距离为0.2λ，所述的第一矩形腔的上端面为所述的第一辐射组件的输出端,所述的第三矩形腔的下端面作为所述的第一辐射组件的输入端；位于左侧的第一辐射组件如果向下平移0.9λ后并且绕中心线顺时针旋转180度，此时将与位于左侧的第二辐射组件重合，位于右侧的第一辐射组件如果向下平移0.9λ后并且绕中心线顺时针旋转180度，此时将与位于右侧的第二辐射组件重合；两个所述的第一辐射组件的输入端和两个所述的第二辐射组件的输入端分别作为所述的辐射单元的4个输入端，每个所述的辐射单元的4个输入端作为所述的辐射层的4个输入端，所述的辐射层具有4*n2个输入端，两个所述的第一辐射组件的输出端和两个所述的第二辐射组件的输出端分别作为所述的辐射单元的4个输出端，每个所述的辐射单元的4个输出端分别作为所述的辐射层的4个输出端，所述的辐射层具有4*n2个输出端。
2.根据权利要求1所述的一种低副瓣平板阵列天线，其特征在于所述的馈电层包括第二平板以及设置在所述的第二平板上的
Figure FDA0002495723770000031
个第1级H型E面波导功分网络单元和一个标准波导输入端口，所述的第二平板为矩形板，每个所述的第1级H型E面波导功分网络单元分别包括第1级H型E面波导功分网络和第2级H型E面波导功分器，所述的第1级H型E面波导功分网络包括两个第一H型E面波导功分网络和两个第二H型E面波导功分网络，两个所述的第一H型E面波导功分网络左右并行间隔排列，且位于左边所述的第一H型E面波导功分网络向右平移1.8λ后会与位于右边所述的第一H型E面波导功分网络重叠，两个所述的第二H型E面波导功分网络也左右间隔排列，且位于左边所述的第二H型E面波导功分网络向右平移1.8λ后会与位于右边所述的第二H型E面波导功分网络重叠，两个所述的第二H型E面波导功分网络位于两个所述的第一H型E面波导功分网络的后侧，位于左侧的第二H型E面波导功分网络与位于左侧的第一H型E面波导功分网络之间的中心间距为1.8λ，且位于左侧的第二H型E面波导功分网络与位于左侧的第一H型E面波导功分网络之间为前后对称结构，位于右侧的第二H型E面波导功分网络与位于右侧的第一H型E面波导功分网络之间的中心间距为1.8λ，且位于右侧的第二H型E面波导功分网络与位于右侧的第一H型E面波导功分网络之间为前后对称结构，每个所述的第一H型E面波导功分网络包括第1级H型E面波导功分器和四个E面矩形波导-单脊波导转换器，所述的第1级H型E面波导功分器具有一个输入端和四个输出端，所述的第1级H型E面波导功分器将其输入端输入的一路信号分为功率相同且相位相同的四路信号在其四个输出端分别输出，每个所述的E面矩形波导-单脊波导转换器分别具有输入端和输出端，每个所述的E面矩形波导-单脊波导转换器分别用于将其输入端接入的矩形波导转换为单脊波导在其输出端输出，四个所述的E面矩形波导-单脊波导转换器的输入端与所述的第1级H型E面波导功分器的四个输出端一一对应连接，所述的第1级H型E面波导功分器的输入端作为所述的第一H型E面波导功分网络的输入端，每个所述的E面矩形波导-单脊波导转换器的输出端分别作为所述的第一H型E面波导功分网络的输出端，所述的第一H型E面波导功分网络具有一个输入端和四个输出端，两个第一H型E面波导功分网络的输入端和两个第二H型E面波导功分网络的输入端分别作为所述的第1级H型E面波导功分网络的输入端，两个第一H型E面波导功分网络的四个输出端和两个第二H型E面波导功分网络的四个输出端分别作为所述的第1级H型E面波导功分网络的输出端，所述的第1级H型E面波导功分网络具有四个输入端和十六个输出端，所述的第2级H型E面波导功分器具有一个输入端和四个输出端，所述的第2级H型E面波导功分器用于将其输入端输入的一路信号分为功率相同且相位相同的四路信号在其四个输出端分别输出，所述的第2级H型E面波导功分器的输入端作为所述的第1级H型E面波导功分网络单元的输入端，所述的第2级H型E面波导功分器的四个输出端与所述的第1级H型E面波导功分网络的四个输入端一一对应连接，所述的第1级H型E面波导功分网络的十六个输出端作为所述的第1级H型E面波导功分网络单元的十六个输出端，
Figure FDA0002495723770000041
个第1级H型E面波导功分网络单元具有
Figure FDA0002495723770000042
个输出端，
Figure FDA0002495723770000043
个第1级H型E面波导功分网络单元的
Figure FDA0002495723770000044
个输出端作为所述的馈电层的
Figure FDA0002495723770000045
个输出端与所述的辐射层的4*n2个输入端一一对应的连接；
Figure FDA0002495723770000046
个第1级H型E面波导功分网络单元按照
Figure FDA0002495723770000047
均匀间隔分布形成第1级馈电网络阵列，位于同一行的每相邻两个所述的第1级H型E面波导功分网络单元之间的中心间距为3.6λ，位于同一列的每相邻两个所述的第1级H型E面波导功分网络单元之间的中心间距为3.6λ，从所述的第1级馈电网络阵列的第1行第1列开始，每2行×2列共4个所述的第1级H型E面波导功分网络单元作为一个第1级网络单元组，所述的第1级馈电网络阵列中共
Figure FDA0002495723770000051
个第1级网络单元组，每个第1级网络单元组中设置有一个第3级H型E面波导功分器，所述的第3级H型E面波导功分器具有一个输入端和四个输出端，所述的第3级H型E面波导功分器用于将其输入端输入的一路信号分为功率相同且相位相同的四路信号在其四个输出端分别输出，所述的第3级H型E面波导功分器的四个输出端与第1级网络单元组中4个第1级H型E面波导功分网络单元的输入端一一对应连接，第1级网络单元组和与其连接的第3级H型E面波导功分器作为第2级H型E面波导功分网络单元，第3级H型E面波导功分器的输入端作为第2级H型E面波导功分网络单元的输入端，共得到按照
Figure FDA0002495723770000052
分布的
Figure FDA0002495723770000053
个第2级H型E面波导功分网络单元，
Figure FDA0002495723770000054
个第2级H型E面波导功分网络单元形成第2级馈电网络阵列，从所述的第2级馈电网络阵列的第1行第1列开始，每2行×2列共4个所述的第2级H型E面波导功分网络单元作为一个第2级网络单元组，所述的第2级馈电网络阵列中共
Figure FDA0002495723770000055
个第2级网络单元组，第2级网络单元组中每个第2级H型E面波导功分网络单元的第3级H型E面波导功分器的输入端作为第2级网络单元组的一个输入端，第2级网络单元组具有四个输入端，每个第2级网络单元组中设置有一个第4级H型E面波导功分器，所述的第4级H型E面波导功分器具有一个输入端和四个输出端，所述的第4级H型E面波导功分器用于将其输入端输入的一路信号分为功率相同且相位相同的四路信号在其四个输出端分别输出，所述的第4级H型E面波导功分器的四个输出端与第2级网络单元组的四个输入端一一对应连接，第2级网络单元组和与其连接的4级H型E面波导功分器作为第3级H型E面波导功分网络单元，第4级H型E面波导功分器的输入端作为第3级H型E面波导功分网络单元的输入端，共得到按照
Figure FDA0002495723770000056
分布的
Figure FDA0002495723770000057
个第3级H型E面波导功分网络单元，
Figure FDA0002495723770000058
个第3级H型E面波导功分网络单元形成第3级馈电网络阵列，以此类推，直至
Figure FDA0002495723770000059
个第k-2级H型E面波导功分网络单元形成第k-2级馈电网络阵列，所述的第k-2级馈电网络阵列中的4个第k-2级H型E面波导功分网络单元之间设置有第k-1级H型E面波导功分器，第k-1级H型E面波导功分器具有一个输入端和四个输出端，所述的第k-1级H型E面波导功分器用于将其输入端输入的一路信号分为功率相同且相位相同的四路信号在其四个输出端分别输出，第k-1级H型E面波导功分器的四个输出端与4个第k-2级H型E面波导功分网络单元的输入端一一对应连接，第k-1级H型E面波导功分器的输入端与所述的标准波导输入端口连接，所述的标准波导输入端口为所述的馈电层的输入端，所述的馈电层的输入端与外部信号接头连接；
所述的第1级H型E面波导功分器包括第一转换块、第二转换块、第三转换块、第四转换块、第五转换块、第六转换块、第一矩形块、第一金属块、第二金属块和第三金属块，所述的第一转换块、所述的第二转换块、所述的第三转换块、所述的第四转换块、所述的第五转换块、所述的第六转换块、所述的第一矩形块、所述的第一金属块、所述的第二金属块和所述的第三金属块的上端面与所述的第二平板的上端面位于同一平面，所述的第一转换块、所述的第二转换块、所述的第三转换块、所述的第四转换块、所述的第五转换块、所述的第六转换块、所述的第一矩形块、所述的第一金属块、所述的第二金属块和所述的第三金属块的下端面与所述的第二平板的下端面位于同一平面，所述的第一金属块为平行四边形块，所述的第一金属块的前端面平行于所述的第二平板的前端面，如果所述的第一金属块绕其中心逆时针旋转22.5度后，所述的第一金属块的左端面将平行于第二平板的左端面，所述的第一金属块的前端面沿左右方向的长度为0.1λ，所述的第一金属块左端面沿前后方向的长度为0.5λ，所述的第一金属块沿上下方向的长度为0.8λ，如果所述的第一金属块向右平移0.9λ将会与所述的第二金属块重合，所述的第三金属块位于所述的第一金属块和所述的第二金属块之间，所述的第三金属块为平行四边形块，如果所述的第三金属块绕其中心顺时针旋转12.5度后，所述的第三金属块的前端面将与所述的第二平板的前端面平行，所述的第三金属块的前端面沿左右方向的长度为0.6λ；所述的第一转换块包括第二矩形块和第一直角三角形块，所述的第二矩形块的左端面为所述的第一转换块的左端面，所述的第一转换块的左端面与所述的第一金属块的右端面连接且两者呈贴合状态，所述的第二矩形块的前端面沿左右方向的长度为0.1λ，所述的第二矩形块的左端面沿前后方向的长度为0.2λ，如果所述的第二矩形块绕其中心逆时针旋转22.5度，此时所述的第二矩形块的前端面到所述的第一金属块的前端面的距离等于所述的第二矩形块的后端面到所述的第一金属块的后端面的距离，所述的第一直角三角形块的第一个直角边所在端面与所述的第二矩形块的右端面连接且两者为贴合状态，所述的第一直角三角形块的第一个直角边所在端面沿前后方向的长度等于所述的第二矩形块的左端面沿前后方向的长度，所述的第一直角三角形块的第二个直角边所在端面与所述的第二矩形块的后端面位于同一平面，所述的第一直角三角形块的第一个直角边所在端面与所述的第一直角三角形块的斜边所在端面的夹角为22.5度，所述的第一直角三角形块的斜边所在端面与所述的第三金属块的左端面连接且两者完全重合，所述的第二转换块包括第三矩形块和第二直角三角形块，所述的第三矩形块的右端面为所述的第二转换块的右端面，所述的第二转换块的右端面与所述的第二金属块的左端面连接且两者呈贴合状态，所述的第三矩形块的前端面沿左右方向的长度为0.1λ，所述的第三矩形块的右端面沿前后方向的长度为0.2λ，如果所述的第三矩形块绕其中心逆时针旋转22.5度，此时所述的第三矩形块的前端面到所述的第二金属块的前端面的距离等于所述的第三矩形块的后端面到所述的第二金属块的后端面的距离，所述的第二直角三角形块的第一个直角边所在端面与所述的第三矩形块的左端面连接且两者为贴合状态，所述的第二直角三角形块的第一个直角边所在端面沿前后方向的长度等于所述的第三矩形块的左端面沿前后方向的长度，所述的第二直角三角形块的第二个直角边所在端面与所述的第三矩形块的前端面位于同一平面，所述的第二直角三角形块的第一个直角边所在端面与所述的第二直角三角形块的斜边所在端面的夹角为22.5度，所述的第二直角三角形块的斜边所在端面与所述的第三金属块的右端面连接且两者完全重合；所述的第三转换块包括第四矩形块和第三直角三角形块，所述的第四矩形块的前端面为所述的第三转换块的前端面，所述的第四矩形块的前端面沿左右方向的长度为0.1λ，所述的第三直角三角形块的第一个直角边所在端面与所述的第四矩形块的后端面连接且两者完全重合，所述的第三直角三角形块的第一个直角边所在端面的长度等于所述的第四矩形块的后端面沿左右方向的长度，所述的第三直角三角形块的第二个直角边所在端面与所述的第四矩形块的右端面位于同一平面，所述的第三直角三角形块的第一个直角边所在端面与所述的第三直角三角形块的斜边所在端面的夹角为22.5度，所述的第三直角三角形块的斜边所在端面与第一金属块的前端面连接且两者完全重合，所述的第三转换块向右平移0.9λ后将与所述的第四转换块完全重合，所述的第四转换块的后端面与所述的第二金属块的前端面连接且两者完全重合；所述的第五转换块与所述的第三转换块为前后对称结构，所述的第五转换块的前端面与所述的第一金属块的后端面连接且两者完全重合；所述的第六转换块与所述的第四转换块为前后对称，所述的第六转换块的前端面与所述的第二金属块的后端面连接且两者完全重合，所述的第三转换块的前端面、所述的第四转换块的前端面、所述的第五转换块的后端面和所述的第六转换块的后端面分别作为所述的第1级H型E面波导功分器的四个输出端，所述的第一矩形块的前端面与所述的第三金属块的后端面连接且两者为贴合状态，所述的第一矩形块沿左右方向的长度为0.6λ，所述的第一矩形块的前端面的左端与所述的第三金属块的后端面的左端之间的距离等于所述的第一矩形块的前端面的右端与所述的第三金属块的后端面的右端之间的距离，所述的第一矩形块的后端面作为所述的第1级H型E面波导功分器的输入端。
3.根据权利要求2所述的一种低副瓣平板阵列天线，其特征在于所述的E面矩形波导-单脊波导转换器包括第一矩形金属块，所述的第一矩形金属块上分别设置有矩形口和第四矩形腔，所述的矩形口的后端面为所述的E面矩形波导-单脊波导转换器的输入端，所述的矩形口的上端面到所述的第一矩形金属块的上端面具有一段距离，所述的矩形口的后端面与所述的第一矩形金属块的后端面位于同一平面，所述的第四矩形腔的上端面与所述的第一矩形金属块的上端面位于同一平面，所述的第四矩形腔的左端面与所述的矩形口的左端面位于同一平面，所述的第四矩形腔的后端面与所述的矩形口的前端面连接且处于贴合状态，所述的第四矩形腔的下端面与所述的矩形口的下端面位于同一平面，所述的矩形口的右端面所在平面与所述的第四矩形腔的右端面所在平面之间具有一段距离，所述的第四矩形腔的右端面到所述的第一矩形金属块的右端面具有一段距离，且所述的第四矩形腔的左端面到所述的第一矩形金属块的左端面的距离等于所述的第四矩形腔的右端面到所述的第一矩形金属块的右端面的距离，所述的第四矩形腔的下端面到所述的第一矩形金属块的下端面具有一段距离，所述的第四矩形腔内设置有单脊阶梯、H面台阶和E面台阶，所述的单脊阶梯、所述的H面台阶和所述的E面台阶分别为矩形块，所述的单脊阶梯、所述的H面台阶和所述的E面台阶的前端面分别与所述的第四矩形腔的前端面连接且分别处于贴合状态，所述的H面台阶的左端面与所述的第四矩形腔的左端面连接且两者为贴合状态，所述的H面台阶的下端面与所述的第四矩形腔的下端面连接且两者为贴合状态，所述的H面台阶的右端面与所述的单脊阶梯的左端面连接且处于贴合状态，所述的单脊阶梯的下端面与所述的第四矩形腔的下端面连接且两者为贴合状态，所述的单脊阶梯的上端面与所述的第四矩形腔的上端面位于同一平面，所述的单脊阶梯的右端面与所述的E面台阶的左端面连接且处于贴合状态，所述的E面台阶的右端面与所述的第四矩形腔的右端面连接且两者为贴合状态，所述的E面台阶的下端面与所述的第四矩形腔的下端面连接且两者为贴合状态；所述的H面台阶沿前后方向的长度为所述的第四矩形腔沿前后方向的长度的0.5倍，所述的H面台阶沿左右方向的长度为所述的第四矩形腔沿左右方向的长度的1/3倍，所述的H面台阶沿上下方向的长度为所述的第四矩形腔沿上下方向的长度的0.4倍，所述的单脊阶梯沿前后方向的长度为所述的第四矩形腔前后方向的长度的0.5倍，所述的单脊阶梯沿左右方向的长度为所述的第四矩形腔沿左右方向的长度的1/3倍，所述的单脊阶梯沿上下方向的长度等于所述的第四矩形腔沿上下方向的长度，所述的E面台阶沿前后方向的长度等于所述的第四矩形腔沿前后方向的长度，所述的E面台阶沿左右方向的长度为所述的第四矩形腔沿左右方向的长度的1/3倍，所述的E面台阶沿上下方向的长度为所述的第四矩形腔沿上下方向的长度的0.25倍，所述的第四矩形腔的上端面为所述的E面矩形波导-单脊波导转换器的输出端。
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