CN113224513A - 一种口径扩展介质集成波导天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种口径扩展介质集成波导天线，包括馈电段以及与馈电段连接的辐射段，所述辐射段包括介质棒，以及设置在介质棒侧面的第一覆铜层，设置在介质棒与馈电段相连接的底面的第二覆铜层，所述介质棒和第一覆铜层构成波导腔。本发明直接采用介质棒的侧壁覆铜层作为波导壁，将常规金属波导毫米级的壁厚大幅降低至数十微米，在外形尺寸不变的前提下，波导腔的口径得到了扩展，使得天线工作截止频率下移，从而展宽了工作频段。

Description

一种口径扩展介质集成波导天线
技术领域
本发明属于微波天线技术，具体为一种口径扩展介质集成波导天线。
背景技术
天线是相控阵雷达的重要组成部分之一，常见的相控阵天线的形式有微带和波导两大类。其中，波导天线具有高效率、高可靠性等优点，并且加工成本较低，一致性较好，方便大批量生产，常作为相控阵天线的天线单元使用。随着技术的发展，对相控阵天线单元小型化的要求越来越高。在波导天线内部填充介质材料后，由于介质材料中波的有效波长小于自由空间的波长，在较小的尺寸下仍可进行主模传输，因此介质波导可实现单元的小型化设计。对于常规的介质波导，其金属外壳往往需要一定的壁厚，为保证机械结构的强度，其壁厚通常需要达到1毫米甚至数毫米。壁厚的存在会压缩天线单元的有效尺寸，并且当天线单元尺寸越小时，这种压缩越明显。
此外，常规介质波导天线往往将介质棒安装到金属外壳内进行装配集成，该集成方式在振动和冲击要求较高的场合，介质棒有脱落的风险，可靠性存在一定问题。
发明内容
本发明提出了一种口径扩展介质集成波导天线。
实现本发明的技术解决方案为：一种口径扩展介质集成波导天线，包括馈电段以及与馈电段连接的辐射段，所述辐射段包括介质棒，以及设置在介质棒侧面的第一覆铜层，设置在介质棒与馈电段相连接的底面的第二覆铜层，所述介质棒和第一覆铜层构成波导腔。
优选地，所述馈电段包括波导同轴转换器和与波导同轴转换器连接的介质波导。
优选地，所述波导同轴转换器包括同轴连接器和阶梯阻抗变换器，所述阶梯阻抗变换器连接在同轴连接器金属内芯的末端。
优选地，所述第二覆铜层形状和馈电段介质波导(12)的金属外壳口面一致，所述辐射段通过第二覆铜层与馈电段焊接。
优选地，所述第一覆铜层的厚度为35微米。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明直接采用介质棒的侧壁覆铜层作为波导壁，将常规金属波导毫米级的壁厚大幅降低至数十微米，在外形尺寸不变的前提下，波导腔的口径得到了扩展，使得天线工作截止频率下移，从而展宽了工作频段；本发明将介质棒通过焊接装配集成到波导馈电段，有效改善了介质棒装配集成的可靠性。
下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。
附图说明
图1为本发明结构图。
图2壁厚0.5mm的现有介质波导天线结构示意图。
图3为本发明中馈电段示意图。
图4为本发明中波导同轴转换器示意图。
图5为本发明中辐射段示意图。
图6为本发明与相同尺寸的现有介质波导天线驻波对比图示意图。
图7为本发明与相同尺寸的现有介质波导天线低频段方向图对比图。
具体实施方式
如图1～5所示，一种口径扩展介质集成波导天线，包括馈电段1以及与馈电段1连接的辐射段2，所述辐射段2包括介质棒21，以及设置在介质棒21侧面的第一覆铜层22，设置在介质棒21与馈电段1相连接的底面的第二覆铜层23，所述介质棒21和第一覆铜层22构成波导腔。
进一步的实施例中，所述馈电段1包括波导同轴转换器11和与波导同轴转换器11连接的介质波导12。
进一步的实施例中，所述波导同轴转换器11包括同轴连接器111和阶梯阻抗变换器112，所述阶梯阻抗变换器112连接在同轴连接器111金属内芯的末端。
进一步的实施例中，所述第二覆铜层23形状和馈电段1介质波导12的金属外壳口面一致，所述辐射段2通过第二覆铜层23与馈电段1焊接。
进一步的实施例中，所述第一覆铜层22的厚度为35微米。
本发明中，馈电段1通过同轴连接器111进行馈电，阶梯阻抗变换器112集成在介质波导12的波导壁上，可实现同轴至波导的阻抗变换。同轴连接器111馈电输入的能量通过馈电段1，进入由介质棒21和侧壁覆铜层22构成的波导腔，经过波导腔传输后辐射到自由空间。
如图6和图7所示，本发明的口径扩展介质集成波导天线与相同尺寸的现有介质波导天线相比，低频截止频率下移，工作频段展宽，低频段性能得到了大幅度改善。
本发明采用介质棒21底面的第二覆铜层23作为焊接面，通过焊接的方式将介质棒21集成到馈电段1，有效改善了介质棒21装配集成的可靠性。

Claims (5)

1.一种口径扩展介质集成波导天线，其特征在于，包括馈电段(1)以及与馈电段(1)连接的辐射段(2)，所述辐射段(2)包括介质棒(21)，以及设置在介质棒(21)侧面的第一覆铜层(22)，设置在介质棒(21)与馈电段(1)相连接的底面的第二覆铜层(23)，所述介质棒(21)和第一覆铜层(22)构成波导腔。
2.根据权利要求1所述的口径扩展介质集成波导天线，其特征在于，所述馈电段(1)包括波导同轴转换器(11)和与波导同轴转换器(11)连接的介质波导(12)。
3.根据权利要求2所述的口径扩展介质集成波导天线，其特征在于，所述波导同轴转换器(11)包括同轴连接器(111)和阶梯阻抗变换器(112)，所述阶梯阻抗变换器(112)连接在同轴连接器(111)金属内芯的末端。
4.根据权利要求2所述的口径扩展介质集成波导天线，其特征在于，所述第二覆铜层(23)形状和馈电段(1)介质波导(12)的金属外壳口面一致，所述辐射段(2)通过第二覆铜层(23)与馈电段(1)焊接。
5.根据权利要求1所述的口径扩展介质集成波导天线，其特征在于，所述第一覆铜层(22)的厚度为35微米。
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