CN112688061A - 基于电真空器件和波导缝隙阵列天线的微波辐射单元结构 - Google Patents

基于电真空器件和波导缝隙阵列天线的微波辐射单元结构 Download PDF

Info

Publication number
CN112688061A
CN112688061A CN202011482582.3A CN202011482582A CN112688061A CN 112688061 A CN112688061 A CN 112688061A CN 202011482582 A CN202011482582 A CN 202011482582A CN 112688061 A CN112688061 A CN 112688061A
Authority
CN
China
Prior art keywords
slot array
array antenna
waveguide
vacuum device
waveguide slot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011482582.3A
Other languages
English (en)
Inventor
武春风
刘巧
秦建飞
易亮
刘洋
朱键华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CASIC Microelectronic System Research Institute Co Ltd
Original Assignee
CASIC Microelectronic System Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CASIC Microelectronic System Research Institute Co Ltd filed Critical CASIC Microelectronic System Research Institute Co Ltd
Priority to CN202011482582.3A priority Critical patent/CN112688061A/zh
Publication of CN112688061A publication Critical patent/CN112688061A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明公开了基于电真空器件和波导缝隙阵列天线的微波辐射单元结构，包括电真空器件、波导缝隙阵列天线，电真空器件通过输出窗直接与波导缝隙阵列天线连接，通过波导缝隙阵列天线直接将电真空器件中被放大的微波信号或振荡产生的微波信号辐射到空间中，从而实现微波源与辐射器件的紧凑化连接等；本发明提供的紧凑型微波辐射单元结构，其有效地结合了电真空器件可大功率、高频率工作的特点及波导缝隙阵列天线的结构紧凑、功率容量大、辐射效率高、重量体积适中、易实现较高的增益等优势，实现了微波源与天线的紧凑化衔接从而达到了模块化应用的功能，可为大系统提供紧凑型、模块化、集成阵列化的辐射单元。

Description

基于电真空器件和波导缝隙阵列天线的微波辐射单元结构
技术领域
本发明涉及微波辐射领域，更为具体的，涉及基于电真空器件和波导缝隙阵列天线的微波辐射单元结构。
背景技术
作为微波器件的一种，电真空器件由于其在大功率、高频率方面表现出的绝对优势而被广泛地应用于雷达、通信等领域。近年来，随着毫米波技术的成熟及应用，电真空器件在毫米波频段发挥着无可替代的作用，如在毫米波段工作的行波管、扩展互作用器件、速调管、返波管等。随着相控阵雷达及无人机平台雷达的发展需求，毫米波电真空器件的一个重要方向是向小型化、模块化和集成阵列化方向发展。
在天线方面，通过在波导壁上开多个缝隙从而形成天线阵列的方式以辐射出波导内的电磁波被叫做波导缝隙阵列天线。波导缝隙阵列天线是一种结构紧凑，功率容量大，辐射效率高，重量体积适中，易实现较高增益的阵列天线。
目前，电真空器件和波导缝隙阵列天线均是独立配件，尚未见有同时具有两者优点的微波辐射单元。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于电真空器件和波导缝隙阵列天线的微波辐射单元结构，结合波导缝隙阵列和电真空器件的各自优势，实现微波源与辐射器件的紧凑化连接，便于模块化应用，可为大系统提供紧凑型、模块化、集成阵列化的辐射单元。
本发明的目的是通过以下方案实现的：
基于电真空器件和波导缝隙阵列天线的微波辐射单元结构，包括电真空器件、波导缝隙阵列天线，电真空器件通过输出窗直接与波导缝隙阵列天线连接，通过波导缝隙阵列天线直接将电真空器件中被放大的微波信号或振荡产生的微波信号辐射到空间中，从而实现微波源与辐射器件的紧凑化连接。
进一步地，波导缝隙阵列天线中的一维缝隙阵列为驻波型阵列或行波型阵列，当为驻波型阵列时，则波导末端短路、波导表面缝隙阵列间隔λg/2且交替分布于波导中心两侧的缝隙，其中λg为波导波长；当为行波型时，波导末端加有匹配负载或为开路，波导表面缝隙阵列按行波阵列要求进行排列；电真空器件通过输出窗输出的电磁波模式为矩形波导的基模TE10模式。
进一步地，电真空器件为振荡型器件或放大型器件中的任一种。
进一步地，波导缝隙阵列天线包括一维缝隙阵列天线。
进一步地，所述放大型器件包括行波管、速调管、扩展互作用速调管中的任一种。
进一步地，所述振荡型器件包括返波管、振荡管、扩展互作用振荡管中的任一种。
进一步地，所述一维缝隙阵列天线为驻波型阵列或行波型阵列中的任一种，当为驻波型时，其缝隙单元可根据要求的极化方式的不同为相应的单元结构；当为行波型时，其缝隙单元可根据要求的极化方式的不同为相应的单元结构。
进一步地，所述缝隙单元的排列结构包括第一排列、第二排列、圆极化型缝隙阵列中的任一种。
进一步地，在所述第一排列设有第一匹配负载，在所述第二排列中设有第二匹配负载。
本发明的有益效果是：
(1)本发明将电真空器件通过输出窗直接与波导缝隙阵列天线相连接，通过波导缝隙阵列天线直接将电真空器件中被放大的微波信号或振荡产生的微波信号辐射到空间中，从而实现微波源与辐射器件的紧凑化连接，便于模块化应用；其有效地结合了电真空器件可大功率、高频率工作的特点及波导缝隙阵列天线的结构紧凑、功率容量大、辐射效率高、重量体积适中、易实现较高的增益等优势，实现了微波源与天线的紧凑化衔接，从而达到了模块化应用的功能；特别是对于一维波导缝隙阵列天线，本发明可为大系统提供紧凑型、模块化、集成阵列化的辐射单元，满足了未来毫米波电真空器件的发展应用需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明第一实施例的结构示意图；
图2为本发明第二实施例的结构示意图；
图3为本发明中表面缝隙阵列的多种排列结构示意图；
图中，1-电真空器件，2-微波信号输出端口，3-波导缝隙阵列天线，4-微波信号输入端口，31-第一排列，32-第一匹配负载，33-第二排列，34-第二匹配负载，35-圆极化型缝隙阵列。
具体实施方式
本说明书中所有实施例公开的所有特征(包括任何附加权利要求、摘要和附图)，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
如图1～3所示，基于电真空器件和波导缝隙阵列天线的微波辐射单元结构，包括电真空器件1、波导缝隙阵列天线3，电真空器件1通过输出窗直接与波导缝隙阵列天线3连接，通过波导缝隙阵列天线3直接将电真空器件1中被放大的微波信号或振荡产生的微波信号辐射到空间中，从而实现微波源与辐射器件的紧凑化连接。
进一步地，波导缝隙阵列天线3中的一维缝隙阵列为驻波型阵列或行波型阵列，当为驻波型阵列时，则波导末端短路、波导表面缝隙阵列间隔λg/2且交替分布于波导中心两侧的缝隙，其中λg为波导波长；当为行波型时，波导末端加有匹配负载或为开路，波导表面缝隙阵列按行波阵列要求进行排列；电真空器件1通过输出窗输出的电磁波模式为矩形波导的基模TE10模式。
进一步地，电真空器件1为振荡型器件或放大型器件中的任一种。
进一步地，波导缝隙阵列天线3包括一维缝隙阵列天线。
进一步地，所述放大型器件包括行波管、速调管、扩展互作用速调管中的任一种。
进一步地，所述振荡型器件包括返波管、振荡管、扩展互作用振荡管中的任一种。
进一步地，所述一维缝隙阵列天线为驻波型阵列或行波型阵列中的任一种，当为驻波型时，其缝隙单元可根据要求的极化方式的不同为相应的单元结构；当为行波型时，其缝隙单元可根据要求的极化方式的不同为相应的单元结构。
进一步地，所述缝隙单元的排列结构包括第一排列31、第二排列33、圆极化型缝隙阵列35中的任一种。
进一步地，在所述第一排列31设有第一匹配负载32，在所述第二排列33中设有第二匹配负载34。
在本发明的其他实施例中，电真空器件1可采用小型电真空器件，波导缝隙阵列天线3可采用一维波导缝隙阵列天线。小型电真空器件可以为振荡型器件，如返波管、振荡管、扩展互作用振荡管等，其没有信号输入端口，如图1所示，只有微波信号输出端口2；小型电真空器件可以为放大型器件，如行波管、速调管、扩展互作用速调管等，其具有图2所示的微波信号输入端口4和微波信号输出端口2。
电真空器件1的输出窗的波导模式为矩形波导的基模TE10模式，波导缝隙阵列天线3的波导模式为矩形波导基膜TE10模式，波导缝隙阵列天线3可为驻波形式的阵列，即波导末端短路、表面缝隙阵列为间隔λg/2且交替分布于波导中心两侧的缝隙，其中λg为波导波长；波导缝隙阵列天线3可为行波型阵列，即波导末端为开路或加有匹配负载，表面缝隙阵列按行波阵列要求进行排列，如图3所示，可为第一排列31所示的结构，也可为第二排列33所示的结构，同时在第一排列31所示的结构中设有第一匹配负载32，在第二排列33所示的结构中设有第二匹配负载34。波导缝隙阵列天线3根据对辐射电磁波极化要求的不同，缝隙阵列可由线性极化型缝隙单元构成，也可由圆极化型缝隙单元构成，如为圆极化型缝隙阵列35。
除以上实例以外，本领域技术人员根据上述公开内容获得启示或利用相关领域的知识或技术进行改动获得其他实施例，各个实施例的特征可以互换或替换，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
本发明功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，在一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)以及相应的软件中执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，进行测试或者实际的数据在程序实现中存在于只读存储器(Random Access Memory，RAM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)等。

Claims (9)

1.基于电真空器件和波导缝隙阵列天线的微波辐射单元结构，其特征在于，包括电真空器件(1)、波导缝隙阵列天线(3)，电真空器件(1)通过输出窗直接与波导缝隙阵列天线(3)连接，通过波导缝隙阵列天线(3)直接将电真空器件(1)中被放大的微波信号或振荡产生的微波信号辐射到空间中，从而实现微波源与辐射器件的紧凑化连接。
2.根据权利要求1所述的基于电真空器件和波导缝隙阵列天线的微波辐射单元结构，其特征在于，波导缝隙阵列天线(3)中的一维缝隙阵列为驻波型阵列或行波型阵列，当为驻波型阵列时，则波导末端短路、波导表面缝隙阵列间隔λg/2且交替分布于波导中心两侧的缝隙，其中λg为波导波长；当为行波型时，波导末端加有匹配负载或为开路，波导表面缝隙阵列按行波阵列要求进行排列；电真空器件(1)通过输出窗输出的电磁波模式为矩形波导的基模TE10模式。
3.根据权利要求1或2所述的基于电真空器件和波导缝隙阵列天线的微波辐射单元结构，其特征在于，电真空器件(1)为振荡型器件或放大型器件中的任一种。
4.根据权利要求1或2所述的基于电真空器件和波导缝隙阵列天线的微波辐射单元结构，其特征在于，波导缝隙阵列天线(3)包括一维缝隙阵列天线。
5.根据权利要求3所述的基于电真空器件和波导缝隙阵列天线的微波辐射单元结构，其特征在于，所述放大型器件包括行波管、速调管、扩展互作用速调管中的任一种。
6.根据权利要求3所述的基于电真空器件和波导缝隙阵列天线的微波辐射单元结构，其特征在于，所述振荡型器件包括返波管、振荡管、扩展互作用振荡管中的任一种。
7.根据权利要求4所述的基于电真空器件和波导缝隙阵列天线的微波辐射单元结构，其特征在于，所述一维缝隙阵列天线为驻波型阵列或行波型阵列中的任一种。
8.根据权利要求7所述的基于电真空器件和波导缝隙阵列天线的微波辐射单元结构，其特征在于，所述一维缝隙阵列天线中缝隙单元的排列结构包括第一排列(31)、第二排列(33)、圆极化型缝隙阵列(35)中的任一种。
9.根据权利要求7所述的基于电真空器件和波导缝隙阵列天线的微波辐射单元结构，其特征在于，在所述第一排列(31)设有第一匹配负载(32)，在所述第二排列(33)中设有第二匹配负载(34)。
CN202011482582.3A 2020-12-16 2020-12-16 基于电真空器件和波导缝隙阵列天线的微波辐射单元结构 Pending CN112688061A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011482582.3A CN112688061A (zh) 2020-12-16 2020-12-16 基于电真空器件和波导缝隙阵列天线的微波辐射单元结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011482582.3A CN112688061A (zh) 2020-12-16 2020-12-16 基于电真空器件和波导缝隙阵列天线的微波辐射单元结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112688061A true CN112688061A (zh) 2021-04-20

Family

ID=75448097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011482582.3A Pending CN112688061A (zh) 2020-12-16 2020-12-16 基于电真空器件和波导缝隙阵列天线的微波辐射单元结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112688061A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000036711A (ja) * 1998-07-17 2000-02-02 Ntt Mobil Communication Network Inc 導波管スロットアンテナ
JP2004139863A (ja) * 2002-10-18 2004-05-13 Hitachi Display Devices Ltd マイクロ波加熱装置
CN101281851A (zh) * 2008-04-29 2008-10-08 电子科技大学 全波导带宽标准波导输出大功率螺旋线行波管
US20120056778A1 (en) * 2010-04-09 2012-03-08 Koji Yano Waveguide converter, antenna and radar device
CN110337155A (zh) * 2019-07-03 2019-10-15 王学田 一种基布烘干用波导缝隙天线阵
CN110868771A (zh) * 2019-12-23 2020-03-06 湖南微朗科技有限公司 一种微波馈入结构
CN112086747A (zh) * 2020-09-04 2020-12-15 西北工业大学 一种充气式高功率微波阵列天线

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000036711A (ja) * 1998-07-17 2000-02-02 Ntt Mobil Communication Network Inc 導波管スロットアンテナ
JP2004139863A (ja) * 2002-10-18 2004-05-13 Hitachi Display Devices Ltd マイクロ波加熱装置
CN101281851A (zh) * 2008-04-29 2008-10-08 电子科技大学 全波导带宽标准波导输出大功率螺旋线行波管
US20120056778A1 (en) * 2010-04-09 2012-03-08 Koji Yano Waveguide converter, antenna and radar device
CN110337155A (zh) * 2019-07-03 2019-10-15 王学田 一种基布烘干用波导缝隙天线阵
CN110868771A (zh) * 2019-12-23 2020-03-06 湖南微朗科技有限公司 一种微波馈入结构
CN112086747A (zh) * 2020-09-04 2020-12-15 西北工业大学 一种充气式高功率微波阵列天线

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6542662B2 (en) Mode translating waveguide adapter for a quasi-optic grid array
Song et al. Broadband radial waveguide power amplifier using a spatial power combining technique
Shiau Dielectric rod antennas for millimeter-wave integrated circuits (short papers)
CN108767441B (zh) 基于单层基片集成波导的全并联缝隙阵列天线
CN112201933A (zh) 一种紧凑轻便型多扫描体制的阵列天线
CN105322266A (zh) 基于圆波导高次模tm01的径向波导功率合成/分配器
CN112467396B (zh) 一种新型宽带阵列天线
CN112688061A (zh) 基于电真空器件和波导缝隙阵列天线的微波辐射单元结构
CN116247428B (zh) 一种毫米波阵列天线
JPH05235618A (ja) 偏平空洞の高周波パワーディバイダ
CN1370339A (zh) 使用非辐射性介质波导器的无线电中继器
CN216872232U (zh) 镜像功率合成/分配网络
CN112582801B (zh) 一种圆极化喇叭天线
Loghmannia et al. A parametric amplifier slot antenna
Benet et al. Spatial power combining for millimeter-wave solid state amplifiers
Tan et al. Integrated design of X-band phased array antenna with LTCC 3D T/R module
Hwang et al. Two-dimensional quasi-optical power combining system: performance and component design
Ortiz et al. A perpendicular aperture-fed patch antenna for quasi-optical amplifier arrays
Ye et al. Design of Compact Ka Band Antenna System for an InSAR Demonstrator
CN108539437B (zh) 一种双频双极化共口径波导缝隙阵列天线
USH1771H (en) Coupled cavity gyrotron-traveling-wave-tube amplifier
Song et al. Investigation of broadband power amplifier with high power‐combining efficiency
KR101840834B1 (ko) 수평 방향의 전계를 이용하는 밀리미터파 대역 공간 전력 합성기
Mink An overview of quasi-optical power combining: were we are and how we got here
Cheung et al. A waveguide mode-converter feed for a 5-W, 34-GHz grid amplifier

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210420