CN115117616B - 一种基于rgw结构的victs天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于RGW结构的VICTS天线，包括依次设置的RGW馈电层和辐射层；所述RGW馈电层包括RGW功分器和用于慢波设计的介质基板，所述RGW功分器设置于介质基板下方，所述RGW馈电层和辐射层之间设置有功分网络盖板；所述RGW功分器包括馈电网络和波导馈电端口，通过波导馈电端口将信号输入馈电网络；所述辐射层由多个CTS阵列组成，信号传输时，通过波导口将信号输入馈电网络中，再由馈电网络将信号馈入每一列CTS阵列中；所述辐射层为旋转式。本发明可在任何射频/微波频段实现，具有可调笔形波束，高指向性，高孔径效率，能提高辐射效率，实现大功率馈电。

Description

一种基于RGW结构的VICTS天线
技术领域
本发明涉及VICTS天线领域，尤其涉及一种基于RGW结构的VICTS天线。
背景技术
随着对无线通讯要求的越来越高，以及科学技术水平的大幅度提升，作为无线通讯中收发信号的天线，也面临着种种近乎苛刻的高要求。现在，一个好的天线设计，可能具有低剖面、小型化、超宽带、高增益、功率容量大、多维度扫描、极化纯度高等一个或者多个特殊性能，但对于很多传统天线，显然不能满足这些要求。
微带天线是最常用的一种天线，因为它的制作简易、成本低廉、容易大批量的生产，同时又有很低的剖面，能够与各种蒙皮结构共形，不同的微带结构还可实现超宽带、多频段等性能。但是，随着频率的升高，微带天线的损耗会大幅增加。另外，微带天线对尺寸的敏感度十分高，稍微一点点的差别就会导致性能偏差，对选用的介质材料也是同样敏感，这就给加工带来了麻烦。
波导缝隙天线相比较微带天线而言，它的损耗就小的多，且功率容量很大，极化纯度又高。同时，一些波导缝隙天线还有赋形的能力，产生波瓣宽度较窄的主瓣等优点。但是，在高频率的工作频段，波导缝隙天线的设计就相当复杂，且对于加工精度的要求也十分高，这些缺点无疑制约着波导缝隙天线的使用。
在雷达系统中，传统抛物面天线由于其高效率、良好的方向图特性常得到应用，但是，抛物面天线也存在体积大、重量和成本高等缺点，同时还具有以下缺点。
1、有源相控阵天线损耗大，TR组件成本高，大角度扫描性能差，加工难度大。
2、抛物面天线体积庞大，不易携带和共形，且波束能量不集中，指向性差，容易被干扰。
3、CTS天线波束固定不可调。
4、有源相控阵天线功率容量有限，功率过大容易击穿。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于RGW结构的VICTS天线。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种基于RGW结构的VICTS天线，包括依次设置的RGW馈电层和辐射层；所述RGW馈电层包括RGW功分器和用于慢波设计的介质基板，所述RGW功分器设置于介质基板下方，所述RGW馈电层和辐射层之间设置有功分网络盖板；所述RGW功分器包括馈电网络和波导馈电端口，通过波导馈电端口将信号输入馈电网络；所述辐射层由多个CTS阵列组成，信号传输时，通过波导口将信号输入馈电网络中，再由馈电网络将信号馈入每一列CTS阵列中；所述辐射层为旋转式，通过CTS阵列相对于介质基板旋转，使波束偏离Z轴方向，实现笔形波束可调。
进一步的，所述RGW馈电层采用RGW结构，其介质基板上布置了多个隔离柱，分布在RGW馈电层的RGW功分器以外的位置上，所述RGW功分器的馈电网络在RGW馈电层形成传输脊。
进一步的，所述传输脊的脊宽为λg/4，高2mm，其中λg为介质基板的波导波长，单位为mm。
进一步的，所述隔离柱为底为正方形的柱体，边长大小根据工作频率进行设计，边长为0.8mm-1.2mm，并且高度同样根据工作频率进行设计，高度为2-3mm。
进一步的，所述CTS阵列的每个单元之间间隔为λg/2-λg*0.8之间；
进一步的，所述辐射层和RGW馈电层均采用铝作为金属基材。
本发明的有益效果：1、可在任何射频/微波频段实现，例如C、X、Ku、Ka等，本案例为Ka波段。
2、具有可调笔形波束，高指向性，高孔径效率。
3、具有低成本（全机采用金属机械件组层，不需要额外的TR组件即可实现波束扫描）、低剖面(天线整体高度不超过15mm)、低损耗、宽工作频带和对尺寸容差不敏感等优点。
4、采用RGW结构，各功分器能量集中，能提高辐射效率。
5、能够实现大功率馈电。
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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明的RGW-VICTS天线结构图。
图2是辐射层的CTS天线面示意图。
图3是馈电层的波导馈电端口处示意图。
图4是波导馈电端口驻波曲线图。
图5是馈电层RGW功分器结构示意图。
图6是RGW传输示意图。
图7是天线主体层级部分示意图。
图8是天线主体各层部分正视图。
图9是天线主体各层部分侧视图。
图10是CTS阵列示意图。
图11是CTS阵列侧视图。
图12是本发明天线增益图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本实施例中，如图1所示，一种基于RGW结构的VICTS天线，包括依次设置的RGW馈电层和辐射层；所述RGW馈电层包括RGW功分器108和介质基板101，所述RGW功分器108设置于介质基板101中；所述RGW功分器108包括馈电网络102和波导馈电端口103，通过波导馈电端口103将信号输入馈电网络102；所述辐射层由多个CTS阵列104组成，信号传输时，通过波导口将信号输入馈电网络102中，再由馈电网络102将信号馈入每一列CTS阵列104中；所述辐射层为旋转式，通过CTS阵列104相对于介质基板105旋转，使波束偏离Z轴方向，实现笔形波束可调；CTS阵列104由辐射横向枝节组成，该结构具有宽带特性。
在另一个实施例中，如图2所示，天线的辐射层由CTS单元组成，每个单元之间间隔CTS_P =λg/2。
在另一个实施例中，如图3和图4所示，天线整个馈电网络102采用RGW结构，具有很高的隔离度，并且传输损耗很小，能适用于大功率微波器件。
在另一个实施例中，如图5和图6所示，使用RGW功分器108对每个CTS单元进行馈电，能够有效减小每路信号之间的串扰，能量基本集中在传输脊上。
在另一个实施例中，如图7所示，天线主体分为三层，第一层是馈电层，通过整块铝材的铣切实现，目的是实现高隔离度的馈电网络102；第二层是1.524mm厚的罗杰斯5880板材，目的是实现慢波馈电；第三层也是通过铝材铣切出来的辐射层，目的是实现天线的辐射。
在另一个实施例中，如图8所示，馈电层由脊波导以及隔离柱组层，通过该结构能够将输入的能量束缚在传输脊附近，从而实现两个端口间的高隔离度。在本实施例中，取脊宽λg/4,1.5mm≤R_h≤2.5mm ，隔离柱边长0.5mm≤s≤1.5mm，高度2mm≤H_pin ≤3mm，介质基板105高H_sub = 1.524mm，由于馈电层与辐射层要相对旋转，所以两者之间设有0.5mm≤H_g≤1.5mm 的间隙，底板厚度H1一般取1mm。
在另一个实施例中，如图9所示，CTS单元采用两阶实现，实际设计过程中，一阶或者多阶实现都可包含在内。
在另一个实施例中，如图10和图11所示的8×8阵列，为整机所截取的中间部分，该天线CTS阵列周期为CTS_P =λg/2，图12为天线在30GHz处的方向的天线增益图。
需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、ROM、RAM等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种基于RGW结构的VICTS天线，其特征在于，包括依次设置的RGW馈电层和辐射层；所述RGW馈电层包括RGW功分器和用于慢波设计的介质基板，所述RGW功分器设置于介质基板下方，所述RGW馈电层和辐射层之间设置有功分网络盖板；所述RGW功分器包括馈电网络和波导馈电端口，通过波导馈电端口将信号输入馈电网络；所述辐射层由多个CTS阵列组成，信号传输时，通过波导口将信号输入馈电网络中，再由馈电网络将信号馈入每一列CTS阵列中；所述辐射层为旋转式，通过CTS阵列相对于介质基板旋转，使波束偏离Z轴方向，实现笔形波束可调；
所述RGW馈电层采用RGW结构，其介质基板上布置了多个隔离柱，分布在RGW馈电层的RGW功分器以外的位置上，所述RGW功分器的馈电网络在RGW馈电层形成传输脊。
2.根据权利要求1所述的一种基于RGW结构的VICTS天线，其特征在于，所述传输脊的脊宽为λg/4，高2mm，其中λg为介质基板的波导波长，单位为mm。
3.根据权利要求1所述的一种基于RGW结构的VICTS天线，其特征在于，所述隔离柱为底为正方形的柱体，边长大小根据工作频率进行设计，边长为0.8mm-1.2mm，并且高度同样根据工作频率进行设计，高度为2-3mm。
4.根据权利要求1所述的一种基于RGW结构的VICTS天线，其特征在于，所述CTS阵列的每个单元之间间隔为λg/2-λg*0.8之间。
5.根据权利要求1所述的一种基于RGW结构的VICTS天线，其特征在于，所述辐射层和RGW馈电层均采用铝作为金属基材。
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