CN113782985A - 一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵 - Google Patents

一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵 Download PDF

Info

Publication number
CN113782985A
CN113782985A CN202110953025.3A CN202110953025A CN113782985A CN 113782985 A CN113782985 A CN 113782985A CN 202110953025 A CN202110953025 A CN 202110953025A CN 113782985 A CN113782985 A CN 113782985A
Authority
CN
China
Prior art keywords
waveguide
slot
gap
array
high power
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
CN202110953025.3A
Other languages
English (en)
Inventor
廖勇
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.)
Institute of Applied Electronics of CAEP
Original Assignee
Institute of Applied Electronics of CAEP
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 Institute of Applied Electronics of CAEP filed Critical Institute of Applied Electronics of CAEP
Priority to CN202110953025.3A priority Critical patent/CN113782985A/zh
Publication of CN113782985A publication Critical patent/CN113782985A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/064—Two dimensional planar arrays using horn or slot aerials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas

Landscapes

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

Abstract

本发明公开了一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵，包括波导和椭圆形的缝隙；所述波导为宽边纵缝矩形波导，波导微波传播方向的末端设置短路面；所述缝隙沿波导宽边中心线两侧交错分布于波导一侧，缝隙的长轴与波导宽边中心线平行，缝隙的短轴沿波导宽边方向。采用本发明的一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵，波导缝隙阵缝隙面积更大，具有更高的功率容量。

Description

一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵
技术领域
本发明涉及一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵，属于高功率微波技术领域。
背景技术
波导缝隙阵是大口径高功率微波天线的主要技术路线。辐射缝隙是波导缝隙阵的辐射窗口，其作用是实现高功率微波高增益、高效率辐射。波导缝隙阵有行波阵和驻波阵两种类别。驻波阵具有口径效率高的特点(一般驻波阵口径效率大于90％，而行波阵口径效率小于80％)，广泛应用于高功率微波。宽边纵缝波导缝隙阵属于典型的驻波阵，其除了具有高口径效率外还具有低剖面的技术优势。由于波导壁厚度有限，缝隙处结构突变较为剧烈，宽边纵缝波导缝隙阵最大电场位于波导辐射缝隙处，因此其功率容量取决于缝隙处的电场强度。现有技术下的辐射缝隙有矩形及端头导圆矩形缝隙两种，缝隙处的电场强度较强。对于脉冲半功率宽度小于100ns的高功率微波(特别是低频)，一般0.5m2的宽边纵缝波导缝隙阵的功率容量小于2GW,这严重限制了宽边纵缝波导缝隙阵在高功率微波的应用，迫切需要研制具有较高功率容量的宽边纵缝波导缝隙阵缝隙结构。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵，本发明的波导缝隙阵缝隙面积更大，具有更高的功率容量。
本发明采用的技术方案如下：
一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵，包括波导和椭圆形的缝隙；
所述波导为宽边纵缝矩形波导，波导微波传播方向的末端设置短路面；所述缝隙沿波导宽边中心线两侧交错分布于波导一侧，缝隙的长轴与波导宽边中心线平行，缝隙的短轴沿波导宽边方向。
在本发明中，宽边纵缝波导缝隙阵工作在谐振状态，缝隙电导是并联关系，全部缝隙电导之和为1，不同缝隙电导相同；缝隙电场分布在缝隙中部电场最强而两侧减弱，椭圆缝隙与缝隙电场分布类似，相对于椭圆缝隙结构中间缝隙宽度较宽，缝隙长度两端电场分布最弱，因此椭圆缝隙结构宽度相应收窄；椭圆缝隙与缝隙电场分布相适应，能减小缝隙电场的扰动，得到最大的功率容量。相比传统的矩形缝隙和端头倒圆矩形缝隙，本发明的缝隙面积更大，功率容量更大。
作为优选，波导微波传播方向末端的缝隙与短路面的距离为四分之一波导波长。
作为优选，所述缝隙的长度为0.505-0.515倍波导波长。
作为优选，所述缝隙的宽度为0.145-0.155倍波导波长。
作为优选，相邻两缝隙之间的间距为半波导波长。
在上述方案中，缝隙沿波导宽边中心线两侧交错分布；缝隙长度约半波导波长；缝隙间距半波导波长；波导末端的缝隙距离短路面四分之一波导波长。通过上述椭圆缝隙的尺寸设置，能够满足驻波阵的谐振条件。
作为优选，所述缝隙的边缘倒圆角。
作为优选，所述缝隙边缘倒圆角的半径为缝隙壁厚的一半。
在上述方案中，在缝隙边缘倒圆角，同样能够降低边缘处的电场强度，从而能够提高功率容量。
作为优选，所述缝隙与波导宽边中心线相切。
作为优选，波导内腔宽边和窄边尺寸满足：波导宽边尺寸大于半波导波长，小于波导波长；波导窄边高度大于波导宽边尺寸的四分之一，小于波导宽边尺寸的二分之一。
作为优选，所述波导为标准波导，波导内腔尺寸满足国家标准波导尺寸。
作为优选，缝隙的长度及与波导宽边中心线距离满足驻波阵谐振条件：缝隙电导之和为1，导纳之和为0，波导馈入反射小于-20dB。
本发明的一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵，相比矩形缝隙和端头倒圆矩形缝隙，通过数值仿真优化以及在高功率波源实验平台上开展验证实验，结果都表面设置了椭圆缝隙的高功率宽边纵缝波导缝隙阵具有更大的功率容量。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、能够抑制间隙缝隙电场的扰动，提高功率容量；
2、数值仿真优化结果表明，相比矩形缝隙和端头倒圆矩形缝隙，采用椭圆缝隙的长度和宽度都是最大的，缝隙面积最大，提高功率容量；
3、能够提高高功率宽边纵缝波导缝隙阵20％的功率容量。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是波导缝隙阵的示意图；
图2a-2c分别是椭圆缝隙、端头倒圆矩形缝隙和矩形缝隙的结构示意图；
图3a-3c分别是椭圆缝隙波导纵缝阵、端头导圆矩形缝隙波导纵缝阵和矩形缝隙波导纵缝阵的最大电场曲线图。
图中标记：1-波导、2-缝隙、3-短路面、4-波导宽边中心线。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或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。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，本实施例的一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵，包括波导和椭圆形的缝隙；
波导为标准波导，波导内腔宽边和窄边尺寸满足：波导宽边尺寸大于半波导波长，小于波导波长；波导窄边高度大于波导宽边尺寸的四分之一，小于波导宽边尺寸的二分之一；
波导为宽边纵缝矩形波导，波导微波传播方向的末端设置短路面；波导微波传播方向末端的缝隙与短路面的距离为四分之一波导波长；
缝隙沿波导宽边中心线两侧交错分布于波导一侧，缝隙的长轴与波导宽边中心线平行，缝隙的短轴沿波导宽边方向，缝隙与波导宽边中心线相切；缝隙的长度为0.51倍波导波长，缝隙的宽度为0.15倍波导波长，相邻两缝隙之间的间距为半波导波长，以满足驻波阵的谐振条件；
缝隙的边缘倒圆角，缝隙边缘倒圆角的半径为缝隙壁厚的一半，能够降低缝隙边缘处的电场强度，提高功率容量。
在实施例中，宽边纵缝波导缝隙阵工作在谐振状态，缝隙的长度及与波导宽边中心线距离满足驻波阵谐振条件：缝隙电导之和为1，导纳之和为0，波导馈入反射小于-20dB；缝隙电场分布在缝隙中部电场最强而两侧减弱，椭圆缝隙与缝隙电场分布类似，相对于椭圆缝隙结构中间缝隙宽度较宽，缝隙长度两端电场分布最弱，因此椭圆缝隙结构宽度相应收窄；椭圆缝隙与缝隙电场分布相适应，能减小缝隙电场的扰动，得到最大的功率容量。相比传统的矩形缝隙和端头倒圆矩形缝隙，本发明的缝隙面积更大，功率容量更大。
图2a-2c分别是三种缝隙结构的示意图。图3a-3c分别是L波段椭圆缝隙波导纵缝阵、端头导圆矩形缝隙波导纵缝阵和矩形缝隙波导纵缝阵的最大电场曲线图，可以看到相比其他两种波导纵缝阵，椭圆缝隙波导纵缝阵的最大电场相对最小，因此椭圆缝隙波导纵缝阵具有最大的功率容量。
在此基础上制备了以上三种不同形状缝隙的高功率波导缝隙阵，在高功率波源实验平台上开展验证实验，实验结果证明了椭圆缝隙的高功率宽边纵缝波导缝隙阵具有更大的功率容量。
综上所述，采用本发明的一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵，能够抑制间隙缝隙电场的扰动，提高功率容量；数值仿真优化结果表明，相比矩形缝隙和端头倒圆矩形缝隙，采用椭圆缝隙的长度和宽度都是最大的，缝隙面积最大，提高功率容量；能够提高高功率宽边纵缝波导缝隙阵20％的功率容量。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵，其特征在于：包括波导和椭圆形的缝隙；
所述波导为宽边纵缝矩形波导，波导微波传播方向的末端设置短路面；所述缝隙沿波导宽边中心线两侧交错分布于波导一侧，缝隙的长轴与波导宽边中心线平行，缝隙的短轴沿波导宽边方向。
2.如权利要求1所述的高功率宽边纵缝波导缝隙阵，其特征在于：波导微波传播方向末端的缝隙与短路面的距离为四分之一波导波长。
3.如权利要求1所述的高功率宽边纵缝波导缝隙阵，其特征在于：所述缝隙的长度为0.505-0.515倍波导波长。
4.如权利要求1所述的高功率宽边纵缝波导缝隙阵，其特征在于：所述缝隙的宽度为0.145-0.155倍波导波长。
5.如权利要求1所述的高功率宽边纵缝波导缝隙阵，其特征在于：相邻两缝隙之间的间距为半波导波长。
6.如权利要求1所述的高功率宽边纵缝波导缝隙阵，其特征在于：所述缝隙的边缘倒圆角。
7.如权利要求6所述的高功率宽边纵缝波导缝隙阵，其特征在于：所述缝隙边缘倒圆角的半径为缝隙壁厚的一半。
8.如权利要求1所述的高功率宽边纵缝波导缝隙阵，其特征在于：波导内腔宽边和窄边尺寸满足：波导宽边尺寸大于半波导波长，小于波导波长；波导窄边高度大于波导宽边尺寸的四分之一，小于波导宽边尺寸的二分之一。
9.如权利要求1所述的高功率宽边纵缝波导缝隙阵，其特征在于：所述波导为标准波导，波导内腔尺寸满足国家标准波导尺寸。
10.如权利要求1所述的高功率宽边纵缝波导缝隙阵，其特征在于：缝隙的长度及与波导宽边中心线距离满足驻波阵谐振条件：缝隙电导之和为1，导纳之和为0，波导馈入反射小于-20dB。
CN202110953025.3A 2021-08-19 2021-08-19 一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵 Pending CN113782985A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110953025.3A CN113782985A (zh) 2021-08-19 2021-08-19 一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110953025.3A CN113782985A (zh) 2021-08-19 2021-08-19 一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113782985A true CN113782985A (zh) 2021-12-10

Family

ID=78838309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110953025.3A Pending CN113782985A (zh) 2021-08-19 2021-08-19 一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113782985A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101814661A (zh) * 2009-11-20 2010-08-25 天津工程师范学院 梯形波导缝隙阵列天线单元
CN101814659A (zh) * 2009-11-20 2010-08-25 天津工程师范学院 一种三角形波导缝隙阵列天线
CN202050055U (zh) * 2010-12-30 2011-11-23 上海无线电设备研究所 一种平板波导缝隙阵列天线
CN104505595A (zh) * 2014-12-09 2015-04-08 中国电子科技集团公司第三十八研究所 宽带单腔波导缝隙谐振天线
CN106058476A (zh) * 2016-06-17 2016-10-26 中国人民解放军国防科学技术大学 高功率微波密布缝隙波导天线
CN107146943A (zh) * 2017-03-20 2017-09-08 中国电子科技集团公司第三十八研究所 栅格槽超材料波导缝隙天线及其设计方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101814661A (zh) * 2009-11-20 2010-08-25 天津工程师范学院 梯形波导缝隙阵列天线单元
CN101814659A (zh) * 2009-11-20 2010-08-25 天津工程师范学院 一种三角形波导缝隙阵列天线
CN202050055U (zh) * 2010-12-30 2011-11-23 上海无线电设备研究所 一种平板波导缝隙阵列天线
CN104505595A (zh) * 2014-12-09 2015-04-08 中国电子科技集团公司第三十八研究所 宽带单腔波导缝隙谐振天线
CN106058476A (zh) * 2016-06-17 2016-10-26 中国人民解放军国防科学技术大学 高功率微波密布缝隙波导天线
CN107146943A (zh) * 2017-03-20 2017-09-08 中国电子科技集团公司第三十八研究所 栅格槽超材料波导缝隙天线及其设计方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王丹 等: "不规则缝隙波导缝阵天线研究", pages 73 *
聂在平: "《天线工程手册》", 电子科技大学出版社 , pages: 332 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113113279B (zh) 一种余弦栅加载类正弦波导慢波结构
CN106058476B (zh) 高功率微波密布缝隙波导天线
CN108807113B (zh) 一种类同轴曲折带状注慢波结构
CN109560375B (zh) 周期性正交曲折线漏波天线
CN105575745B (zh) 一种半周期交错余弦端面栅慢波结构
CN112615123B (zh) 一种应用于介质加载回旋行波管中的角向功分波导结构
CN113889765B (zh) 一种拓展共面Vivaldi天线工作频带下限的方法
CN112542696B (zh) 一种波导缝隙天线
CN109904049B (zh) 一种对称脊加载共形微带曲折线慢波装置
CN113782985A (zh) 一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵
CN109920712A (zh) 一种矩形槽双栅慢波结构
CN103594768B (zh) 一种具有抑制扼流槽谐振的波导调配器
CN114843785B (zh) 一种脊上开槽的新型超宽带双脊喇叭天线
CN111009725B (zh) 一种漏波天线
CN102694264A (zh) 1-4GHz宽带馈源线极化喇叭
CN101814659A (zh) 一种三角形波导缝隙阵列天线
CN108091533B (zh) 一种双频振荡器
CN113675594B (zh) 一种高效率漏波天线
CN110707440A (zh) 一种x波段宽频扫角行波阵列天线
CN114284712B (zh) 一种基于人工表面等离激元的宽带高增益平面端射天线
CN210866495U (zh) 波导缝隙天线阵
CN210092300U (zh) 一种e面弯波导
CN114243244B (zh) 低气压条件下高频大功率波导同轴转换器
CN114975041B (zh) 一种太赫兹频段的螺旋槽慢波结构
Zheng et al. Simulation Design of Array Electromagnetic Vibrator Combined Ultra Wide Band Antenna

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