CN115954669A - 双极化波导缝隙相控阵的极化隔离架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双极化波导缝隙相控阵的极化隔离架，主要解决现有双极化波导缝隙相控阵扫描波束的交叉极化隔离度随扫描角变大，且不断恶化的问题。其包括极化隔离挡板(2)和连接板(3)，该连接板固定在极化隔离挡板的下表面，该极化隔离挡板采用设有齿形突起结构的平板结构，其上部两侧以1/2水平极化天线辐射缝隙间距固定有n+1个水平极化天线卡槽(1)，这些卡槽与连接板形成包括n个极化隔离单元的一体结构，无需组装。本发明提高了双极化波导缝隙相控阵扫描波束交叉极化隔离度和扫描波束辐射能力，仿真结果表明，使用本发明后可使双极化波导缝隙相控阵天线在进行波束扫描时大扫描角度下交叉极化隔离度性能平均提升10.3dB。
Description
技术领域
本发明属于天线技术领域，具体涉及一种极化隔离架，可用于双极化波导缝隙相控阵天线。
背景技术
在双极化天线的实现形式中，微带天线、波导缝隙天线和反射面天线为最常用的三种天线形式。相对于反射面天线，微带天线和波导缝隙天线都具有剖面低、体积小、重量轻的特点。但微带天线由于介质损耗较大，使得天线的辐射效率较低，导致天线的增益受限，而波导缝隙天线较微带天线的损耗更低，具有更高的辐射效率和增益，并且由于波导缝隙天线对天线口径内场的幅度分布容易控制，更易实现低副瓣，因此双极化波导缝隙天线在小型化、多极化、高效率这些特性上更有优势。
目前双极化波导缝隙相控阵天线应用广泛，如西安电子科技大学在申请号为CN202110509100.7的专利文献中公开了“一种双偏振波导缝隙阵天线”，其通过定制波导管小型化设计抑制栅瓣产生，提升相控阵天线波束大角度扫描能力。但该天线由于在进行波束扫描时，交叉极化隔离度随扫描角变大而不断恶化，使得天线扫描波束辐射性能恶化，导致通道极化隔离度变差、产生多径效应、天线增益下降。
为了提高天线隔离度，可通过在天线之间添加隔离板的结构实现，如申请号为CN201721202403.X的专利文献中公开了一种“通信塔天线隔离板”技术方案，其通过在天线辐射单元之间添加隔离板的方式避免信号被外界干扰、邻扇区干扰，提高铁塔空间利用率，增强天线效率。
但该隔离板占用空间较大，只能安装在单元间距较大的天线阵列之中。为了使得相控阵天线获得更大的波束扫描角度，需要缩小阵列间距，且双极化天线对于天线尺寸的要求更高，因而传统隔离板不能满足双极化波导缝隙相控阵天线的使用需求。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种双极化波导缝隙相控阵的极化隔离架。与传统隔离板相比，该新型隔离架可以在大角度扫描范围内提高天线扫描波束交叉极化隔离度，能够减小多径效应保证辐射方向图完整性，提高阵元间隔离度，并且将隔离板尺寸小型化，以满足双极化波导缝隙相控阵使用需求。
为实现上述目的，本发明技术发技术方案是这样实现的：
一种双极化波导缝隙相控阵的极化隔离架，包括极化隔离挡板，其特征在于：所述极化隔离挡板，采用设有齿形突起结构的平板结构，以提高双极化波导缝隙相控阵扫描波束交叉极化隔离度；该极化隔离挡板的下边固定有连接板，极化隔离挡板上部两侧以1/2水平极化天线辐射缝隙间距固定有n+1个水平极化天线卡槽，形成包括n个极化隔离单元的一体结构。
进一步，所述极化隔离单元数量n的数量与水平极化天线辐射缝隙数量一致。
进一步，所述每个水平极化天线卡槽的内侧高度H1为水平极化天线与垂直极化天线高度之差，以实现连接板下底面与垂直极化天线上底面良好接触。
进一步，所述极化隔离挡板每个齿形突起结构的高度H2为3～5mm。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
第一，本发明由于采用局部突起结构的极化隔离挡板，可将双极化波导缝隙相控阵大扫描角度下交叉极化隔离度性能平均提升10.3dB，且提高了双极化波导缝隙天线扫描波束辐射性能。
第二，本发明由于在极化隔离挡板上部两侧以1/2水平极化天线辐射缝隙间距固定有n+1个水平极化天线卡槽，形成包括n个极化隔离单元的一体结构，便于加工，且无需组装，不仅小型化了隔离板尺寸，而且减化了装配流程。
第三，本发明可通过水平极化天线卡槽安装在双极化波导缝隙相控阵阵面上，易于安装，且满足双极化波导缝隙相控阵小单元间距使用需求。
附图说明
图1是本发明的整体结构图；
图2是本发明尺寸图；
图3是本发明安装于水平极化波导缝隙天线的结构图；
图4是本发明应用于双极化波导缝隙相控阵阵面的整体结构图；
图5是安装有本发明的双极化波导缝隙相控阵在扫描45°下的水平极化xoz面方向图；
图6是现有双极化波导缝隙相控阵在扫描45°下的水平极化xoz面方向图；
图7是安装有本发明的双极化波导缝隙相控阵在扫描45°下的垂直极化xoz面方向图；
图8是现有双极化波导缝隙相控阵在扫描45°下的垂直极化xoz面方向图；
图9是使用本发明前后双极化波导缝隙相控阵水平极化交叉极化隔离度随扫描角度的变化曲线图；
图10是使用本发明前后双极化波导缝隙相控阵垂直极化交叉极化隔离度随扫描角度的变化曲线图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例和效果进一步说明：
本实例的应用场景是双极化波导缝隙相控阵，即由在扁波导窄边开斜缝的水平极化波导缝隙天线4及在脊波导宽边开纵缝的垂直极化波导缝隙天线5组成的相控阵天线。
参照图1，本发明的双极化波导缝隙相控阵的极化隔离架，包含水平极化天线卡槽1、极化隔离挡板2、连接板3。其中极化隔离挡板2，采用设有齿形突起结构的平板结构，以提高双极化波导缝隙相控阵扫描波束交叉极化隔离度；连接板3固定在极化隔离挡板2的下表面，该极化隔离挡板2上表面的两侧以1/2水平极化天线辐射缝隙间距固定有n+1个水平极化天线卡槽1，形成由n个极化隔离单元其与连接板3的一体结构。该极化隔离单元数量n与水平极化天线辐射缝隙数量一致，水平极化天线卡槽1的内高度H1等于水平极化天线与垂直极化高度之差，水平极化天线卡槽1的内宽度W1等于水平极化天线宽度，极化隔离挡板2的突起高度H2为1～3mm，连接板的高度H3为1～3mm，极化隔离挡板2的两侧间距W2比水平极化天线的宽度大3～5mm，每个极化隔离单元之间的间距W4等于水平极化波导缝隙天线4缝隙间距，极化隔离挡板2到水平极化天线卡槽1的距离W3等于水平极化波导缝隙天线4缝隙间距的一半。
参照图2，本实例设但不限于W1＝6.75mm，W2＝10.75mm，W3＝13.025mm，W4＝26.05mm，H1＝6.69mm，H2＝2mm，H3＝2mm。
本发明的应用实例是将极化隔离架安装在由多对垂直极化波导缝隙天线5和水平极化波导缝隙天线4组成的双极化波导缝隙相控阵阵面上，以提高双极化波导缝隙相控阵扫描波束的交叉极化隔离度。
参照图4，本实例是由4个水平极化波导缝隙天线4和3个垂直极化波导缝隙天线5组成的双极化波导缝隙相控阵阵面。每个水平极化波导缝隙天线4上安装有一个本发明的极化隔离架，如图3所示，即该极化隔离架通过其每个水平极化天线卡槽1卡在每个水平极化波导缝隙天线4的相邻缝隙的中间位置上，实现其两者之间的紧配合。完成安装后极化隔离架中连接板3的下底面与垂直极化波导缝隙天线5的上表面相接触，且极化隔离挡板2位于水平极化天线辐射缝隙两侧的1.5～2.5mm位置处。垂直极化波导缝隙天线5的辐射缝隙位于相邻极化隔离架的极化隔离挡板2之间。
实际中使用极化隔离架的数量根据实际天线数量决定，即极化隔离架数量与水平极化波导缝隙天线数量一致。
本实例的效果可通过以下仿真实验进一步说明：
一、仿真条件
利用High Frequency Structure Simulator仿真软件从图4所示的双极化波导缝隙天线模型中仿真得到阵中方向图，通过阵列合成计算得到由64个垂直极化波导缝隙天线和64个水平极化波导缝隙天线组成的128元双极化波导缝隙相控阵天线阵面。
二、仿真内容
仿真1：用现有128元双极化波导缝隙相控阵天线对水平极化天线馈电，得到其45°扫描波束的xoz面天线辐射方向图，如图5所示，其包括主极化曲线及交叉极化曲线。
从图5可见，现有的128元双极化波导缝隙相控阵天线其水平极化在扫描45°下的交叉极化隔离度为11.2dB。
仿真2：对安装有本发明的128元双极化波导缝隙相控阵天线的水平极化天线馈电得到其45°扫描波束的xoz面天线辐射方向图，结果如图6所示，其包括主极化曲线及交叉极化曲线。
从图6可见，安装有本发明的128元双极化波导缝隙相控阵天线其水平极化在扫描45°下的交叉极化隔离度为25.8dB，对比现有128元双极化波导缝隙相控阵波束扫描后水平极化天线的交叉极化隔离度性能提升了14.6dB；
仿真3：用现有128元双极化波导缝隙相控阵天线对垂直极化天线馈电，得到其45°扫描波束的xoz面天线辐射方向图，结果如图7所示，其包括主极化曲线及交叉极化曲线。
从图7可见，现有的128元双极化波导缝隙相控阵天线其垂直极化在扫描45°下的交叉极化隔离度为11.1dB。
仿真4：对安装有本发明的128元双极化波导缝隙相控阵天线的垂直极化天线馈电，得到其45°扫描波束的xoz面天线辐射方向图，结果如图8所示，其包括主极化曲线及交叉极化曲线。
从图8可见，安装有本发明的128元双极化波导缝隙相控阵天线垂直极化45°扫描波束的交叉极化隔离度为17.3dB，对比现有128元双极化波导缝隙相控阵波束扫描后垂直极化天线的交叉极化隔离度性能提升了6.2dB。
仿真5：分别对现有128元双极化波导缝隙相控阵天线及使用本发明后128元双极化波导缝隙相控阵天线的水平极化各扫描角度和的交叉极化隔离度进行仿真，结果如图9所示。
从图9可见，安装有本发明的128元双极化波导缝隙相控阵天线对比现有的128元双极化波导缝隙相控阵天线，其水平极化天线的交叉极化隔离度在不同扫描角度下有11.2～14.6dB提升。
仿真6：分别对现有128元双极化波导缝隙相控阵天线和使用本发明后128元双极化波导缝隙相控阵天线的垂直极化各扫描角度的交叉极化隔离度进行仿真，结果如图10所示。
从图10可见，安装有本发明的128元双极化波导缝隙相控阵天线对比现有的128元双极化波导缝隙相控阵天线，其垂直极化天线的交叉极化隔离度在不同扫描角度下有6.2～10dB提升；
上述仿真结果表明，通过安装本发明可使得双极化波导缝隙相控阵在进行波束扫描时，其大扫描角度下的交叉极化隔离度性能平均提升10.3dB。
Claims (7)
1.一种双极化波导缝隙相控阵的极化隔离架，包括极化隔离挡板
(2)，其特征在于：所述极化隔离挡板(2)，采用设有齿形突起结构的平板结构，以提高双极化波导缝隙相控阵扫描波束交叉极化隔离度；该极化隔离挡板的下边固定有连接板(3)，极化隔离挡板(2)上部两侧以1/2水平极化天线辐射缝隙间距固定有n+1个水平极化天线卡槽(1)，形成包括n个极化隔离单元的一体结构。
2.如权利要求1所述的极化隔离架，其特征在于：极化隔离单元数量n的数量与水平极化天线辐射缝隙数量一致。
3.如权利要求1所述的极化隔离架，其特征在于：每个水平极化天线卡槽(1)的内侧宽度W1与水平极化天线宽度一致，以实现与水平极化天线之间的紧配合。
4.如权利要求1所述的极化隔离架，其特征在于：每个水平极化天线卡槽的内侧高度H1为水平极化天线与垂直极化天线高度之差，以实现连接板下底面与垂直极化天线上底面良好接触。
5.如权利要求1所述的极化隔离架，其特征在于：每个齿形突起结构的高度H2为3～5mm。
6.如权利要求1所述的极化隔离架，其特征在于：极化隔离挡板(2)两侧间距W2比水平极化天线的宽度大3～5mm。
7.如权利要求1所述的极化隔离架，其特征在于：水平极化天线卡槽(1)、极化隔离挡板(2)、连接板(3)均采用相同的金属材料。
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Family
ID=
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201397880Y (zh) * | 2009-05-22 | 2010-02-03 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 频率选择性宽带波导缝隙天线阵 |
| CN102255144A (zh) * | 2011-04-29 | 2011-11-23 | 刘建江 | 辐射单元、辐射阵列及加工成型方法 |
| US20130237294A1 (en) * | 2012-03-09 | 2013-09-12 | Research In Motion Limited | Auxiliary Antenna Array Attachment for Wireless Devices |
| CN204424458U (zh) * | 2014-12-22 | 2015-06-24 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 双极化缝隙波导天线阵 |
| CN107275805A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-10-20 | 北京华镁钛科技有限公司 | 一种基于超材料电磁特性的相控阵天线 |
| CN107799896A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-03-13 | 广东博纬通信科技有限公司 | 一种运用于3500MHz附近频段的TD‑LTE智能天线 |
| CN207910068U (zh) * | 2018-03-28 | 2018-09-25 | 珠海纳睿达科技有限公司 | 双极化天线阵列和双极化相控阵天线 |
| CN109411882A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-03-01 | 惠州硕贝德无线科技股份有限公司 | 一种用于5g金属边框手机终端的双频天线结构 |
| WO2019206407A1 (en) * | 2018-04-25 | 2019-10-31 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | A waveguide section and array antenna arrangement with filtering properties |
| CN110571517A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-12-13 | 上海航天测控通信研究所 | 宽角扫描双线极化相控阵天线 |
| CN111668593A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-09-15 | 厦门大学 | 一种e面波导全并联馈电宽带高增益缝隙天线及设计方法 |
| CN113690635A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-11-23 | 上海无线电设备研究所 | 一种双极化单脉冲波导缝隙天线阵 |
| CN115332768A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-11-11 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 双极化宽带脊波导缝隙天线 |
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201397880Y (zh) * | 2009-05-22 | 2010-02-03 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 频率选择性宽带波导缝隙天线阵 |
| CN102255144A (zh) * | 2011-04-29 | 2011-11-23 | 刘建江 | 辐射单元、辐射阵列及加工成型方法 |
| US20130237294A1 (en) * | 2012-03-09 | 2013-09-12 | Research In Motion Limited | Auxiliary Antenna Array Attachment for Wireless Devices |
| CN204424458U (zh) * | 2014-12-22 | 2015-06-24 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 双极化缝隙波导天线阵 |
| CN107275805A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-10-20 | 北京华镁钛科技有限公司 | 一种基于超材料电磁特性的相控阵天线 |
| CN107799896A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-03-13 | 广东博纬通信科技有限公司 | 一种运用于3500MHz附近频段的TD‑LTE智能天线 |
| CN207910068U (zh) * | 2018-03-28 | 2018-09-25 | 珠海纳睿达科技有限公司 | 双极化天线阵列和双极化相控阵天线 |
| WO2019206407A1 (en) * | 2018-04-25 | 2019-10-31 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | A waveguide section and array antenna arrangement with filtering properties |
| CN109411882A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-03-01 | 惠州硕贝德无线科技股份有限公司 | 一种用于5g金属边框手机终端的双频天线结构 |
| CN110571517A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-12-13 | 上海航天测控通信研究所 | 宽角扫描双线极化相控阵天线 |
| CN111668593A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-09-15 | 厦门大学 | 一种e面波导全并联馈电宽带高增益缝隙天线及设计方法 |
| CN113690635A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-11-23 | 上海无线电设备研究所 | 一种双极化单脉冲波导缝隙天线阵 |
| CN115332768A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-11-11 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 双极化宽带脊波导缝隙天线 |
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