CN116014454B - 一种低旁瓣高xpd毫米波间隙波导缝隙阵列天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低旁瓣高XPD毫米波间隙波导缝隙阵列天线，属于天线技术领域。该天线包括：用于给天线子阵馈电的矩形波导馈电网络、以及4个天线子阵；4个天线子阵绕各自的中心点依次旋转θ°、‑θ°、180°‑θ°、180°+θ°，呈“X”型布局，各子阵馈入电场的相位依次为0°、0°、180°、180°，且馈入各子阵的电场幅度相等。本发明阵列采用“X”型布局，不但能获得较高的XPD(交叉极化鉴别率)，还能有效降低辐射方向图的旁瓣水平，使E面和H面方向图满足欧洲电信标准协会(ETSI)EN302标准的Class2包络等级。此外，本发明的天线子阵采用脊间隙波导技术，具有较宽的驻波带宽，在V‑Band(57GHz～66GHz)中的S11≤‑17dB，而低于‑10dB的驻波带宽为19.84％(55.35GHz～67.54GHz)。

Description

一种低旁瓣高XPD毫米波间隙波导缝隙阵列天线

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种低旁瓣高XPD毫米波间隙波导缝隙阵列天线。

背景技术

时下，移动通信正向5G演进。目前应用于5G微波回传的天线以抛物面反射面天线为主，然而该类天线尺寸较大，不易集成美化，故限制了其在视觉要求高的场景中的应用。而波导缝隙阵列天线拥有低轮廓、结构紧凑、辐射效率高、功率容量大、易集成等诸多优点，是视觉要求高的回传场景的理想选择之一。

传统波导缝隙阵列天线多采用串馈或串并馈的馈电方式，故其带宽和天线效率有限。尽管后来有学者通过采用并馈的馈电方式，解决了带宽和效率问题，但依然存在旁瓣水平高的问题。而后，针对并馈波导缝隙阵列天线的旁瓣问题，出现了两种主流的低旁瓣技术：阵列综合和特殊的阵列布局。前者往往设计复杂，不易兼顾带宽，且权值损耗会牺牲一定口径效率；后者一般是通过将辐射缝隙沿一定角度倾斜，改变E面和H面的切面来获得低旁瓣，但往往会引发新的问题——交叉极化恶化，从而影响系统传输容量。

此外，制约传统波导缝隙阵列天线过去多年在微波回传中大规模商用的重要因素之一是加工工艺成本高。针对成本问题，其中一种解决方案是引用间隙波导技术。不过，在已有的报道中，针对微波回传的间隙波导缝隙阵列天线的方向图最高仅满足ETSI标准的Class 2等级，且其交叉极化鉴别率并不高。

综上，性能和成本是制约过去和现有技术方案在5G微波回传中大规模商用的两大重要因素。随着5G建设的加速，一种低成本高性能的毫米波波导缝隙阵列天线的开发显得迫在眉睫。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种低旁瓣高XPD毫米波间隙波导缝隙阵列天线。

本发明采用的技术方案如下：

一种低旁瓣高XPD毫米波间隙波导缝隙阵列天线，其特征在于，该天线包括：矩形波导馈电网络、以及设置于矩形波导馈电网络正上方的4个天线子阵；

所述矩形波导馈电网络，为1分4矩形波导功分网络，用于给4个天线子阵馈电；

所述4个天线子阵为2×2等间距排布，然后将左上、右上、左下、右下天线子阵绕各自的中心点依次旋转θ°、-θ°、180°-θ°、180°+θ°放置，其中θ的取值范围为18～22.5；令左上子阵馈入电场的相位为0°，则右上、左下、右下子阵馈入电场相位则依次为0°、180°、180°，且馈入各子阵的电场幅度相等。

优选地，所述天线子阵，包括从下至上依次设置的金属板M2、空气间隙层A1、金属板M3、空气间隙层A2、金属板M4；其中所述金属板M3的上表面设置有若干上层金属柱，下表面设置有若干下层金属柱和金属脊。

所述金属板M2、空气间隙层A1、下层金属柱、金属板M3共同构成脊间隙波导馈电网络；所述脊间隙波导馈电网络用于将矩形波导馈电网络馈入的TE10模转换成准TEM模，然后等功率地分成2^K路后，再转换成TE10模从行×列为2^(K/2)×2^(K/2)的输出端口输出，且奇数行和偶数行输出的TE10模极化方向反向；其中，K为大于等于6的偶数。

所述金属板M3设置有行×列为2^(K/2)×2^(K/2)的90°扭波导单元，其中，奇数行的90°扭波导单元和偶数行的90°扭波导单元反向设置，用于改变脊间隙波导馈电网络馈入的奇数行和偶数行TE10模的极化方向，使得奇数行和偶数行之间的TE10模呈等幅同相关系后，再馈入至间隙波导背腔耦合网络。

所述金属板M3、上层金属柱、空气间隙层A2、金属板M4共同构成间隙波导背腔耦合网络；所述间隙波导背腔耦合网络将馈入的每路TE10模等幅同相地分成4路，然后分别馈入至4个辐射单元中。

所述金属板M4设置有行×列为2^(K/2+1)×2^(K/2+1)的辐射单元；用于将间隙波导背腔耦合网络馈入的电磁信号辐射至自由空间中。

优选地，所述脊间隙波导馈电网络，包括一个脊间隙波导-矩形波导T型过渡结构、多级并馈脊间隙波导T型功分器、2^K个脊间隙波导-矩形波导过渡结构。

其中，所述脊间隙波导-矩形波导T型过渡结构，用于将矩形波导馈电网络输入的TE10模转换成准TEM模，输出至空气间隙层A1中传播；所述多级并馈脊间隙波导T型功分器，用于将在空气间隙层A1中传播的的准TEM模等功率地分成2^K路，然后分别通过一个脊间隙波导-矩形波导过渡结构将准TEM模转换成TE10模并输出。

优选地，所述矩形波导馈电网络与所述间隙波导馈电网络共用金属板M2；所述矩形波导馈电网络包括贴合设置的金属板M1、金属板M2、以及设置于金属板M1与金属板M2之间的波导腔体。

优选地，所述辐射单元的周期为0.86倍的中频点空气波长。

优选地，所述辐射单元，为贯穿金属板M4的阶梯缝隙结构，由从下至上依次设置的激励缝、匹配缝、辐射缝组成。

优选地，相邻列的辐射单元之间设有去耦槽，槽深为四分之一中频点空气波长。

优选地，所述90°扭波导单元，该腔体结构包括输入矩形波导腔、90°极化转换腔、输出矩形波导腔。

其中，所述输入矩形波导腔、输入矩形波导腔的窄边尺寸为b1，宽边尺寸为a1；所述90°极化转换腔，通过在边长为a1的方波导腔体的一对角处切除尺寸相同的小长方体、在另一对角处切除尺寸相同的大长方体得到；所述小长方体垂直于方波导中轴线的任意横截面为边长为c2的正方形，所述大长方体垂直于方波导中轴线的任意横截面为边长为c1的正方形，且c1＜c2、a1＝b1+2×c2。

优选地，所述间隙波导缝隙阵列天线正上方还设置有：天线罩、吸波结构。

所述天线罩，用于保护天线免受户外复杂环境的影响，如：风、沙、紫外线等，还用于伪装融入环境，实现城市美化的效果。

所述吸波结构，包括4片矩形吸波板；4片所述矩形吸波板均匀设置于4个天线子阵的外侧；所述吸波结构的材料为橡胶或泡棉吸波材料。

本发明的有益效果如下：

本发明阵列采用“X”型布局，不但能获得较高的XPD(交叉极化鉴别率)，还能有效降低辐射方向图的旁瓣水平，使E面和H面方向图满足欧洲电信标准协会(ETSI)EN 302标准的Class 2包络等级。此外，本发明的天线子阵采用脊间隙波导技术，具有较宽的驻波带宽，具有2^(K+2)个辐射单元的子阵在V-Band(57GHz～66GHz)中的S11≤-17dB，而低于-10dB的驻波带宽为19.84％(55.35GHz～67.54GHz)。

本发明所述天线通过综合采用上述多项技术，具有性能优异(宽频带、满足ETSIClass 2包络等级的低旁瓣、高XPD)、成本低、剖面低、美化、易集成等诸多优点，十分适用于对城市美化要求高的1公里内的5G微波小站回传。

附图说明

图1为本发明实施例提供的间隙波导缝隙阵列天线的立体装配图。

图2为本发明实施例提供的间隙波导缝隙阵列天线装配后的整体结构示意图。

图3为本发明实施例提供的间隙波导缝隙阵列天线中天线子阵布局示意图；其中(a)、(b)、(c)为4个天线子阵的旋转过程示意图，(d)为4个天线子阵的俯视图。

图4为本发明实施例提供的间隙波导缝隙阵列天线的结构关系说明图。

图5为本发明实施例提供的矩形波导馈电网络结构示意图，其中(a)为三维模型示意图，(b)为电场相位示意图。

图6为本发明实施例提供的矩形波导极化转换器的三维图、俯视图和剖视图。

图7为本发明实施例提供的间隙波导缝隙阵列天线子阵立体装配俯视和背视图。

图8为本发明实施例提供的脊间隙波导馈电网络背视平面图(隐藏了金属板M2)。

图9为本发明实施例提供的脊间隙波导-矩形波导T型过渡结构的三维图、侧视图和背视图。

图10为本发明实施例提供的脊间隙波导T型功分器的背视图和侧视图。

图11为本发明实施例提供的脊间隙波导-矩形波导过渡结构的三维图、侧视图和背视图。

图12为本发明实施例提供的90°扭波导单元的三维图和俯视图。

图13为本发明实施例提供的间隙波导背腔耦合网络俯视图、间隙波导谐振腔俯视图和侧视图；

图14本发明提供的辐射层俯视图、2×2子阵辐射层的俯视图和侧视图。

图15为本发明实施例提供的间隙波导缝隙阵列天线采用“X”型布局和传统布局在61.5GHz的E面主极化方向图对比图。

图16为本发明实施例提供的间隙波导缝隙阵列天线采用“X”型布局和传统布局在61.5GHz的H面主极化方向图对比图。

图17为本发明实施例提供的间隙波导缝隙阵列天线加载吸波材料前后在61.5GHz的E面主极化方向图对比图。

图18为本发明实施例提供的间隙波导缝隙阵列天线加载吸波材料前后在61.5GHz的H面主极化方向图对比图。

图19为本发明实施例提供的间隙波导缝隙阵列天线子阵和全阵S11仿真结果图。

图20为本发明实施例提供的间隙波导缝隙阵列天线在61.5GHz的E面和H面交叉极化方向图。

图21为本发明实施例提供的间隙波导缝隙阵列天线增益-频率曲线图。

具体实施方式

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供的天线，包括间隙波导缝隙阵列天线1、吸波结构2、以及天线罩3，如图1所示。为更清晰地展示本发明提供的间隙波导缝隙阵列天线装配后的效果，特沿天线对角线把天线罩3切掉一半，如图2所示。

所述间隙波导缝隙阵列天线1，如图3(b)所示，由矩形波导馈电网络1-1、以及设置于矩形波导馈电网络1-1正上方的4个天线子阵1-2组成。

图3(a)为天线子阵1-2的旋转过程示意图，首先将4个天线子阵1-2以2×2等间距排布，周期为18.5倍中频点空气波长；然后将左上、右上、左下、右下天线子阵1-2绕各自的中心点依次旋转22.5°、-22.5°、157.5°和202.5°设置，令左上子阵馈入电场的相位为0°，则右上、左下、右下子阵馈入电场相位则依次为0°、180°、180°，且馈入各子阵的电场幅度相等。

如图4所示，所述矩形波导馈电网络1-1，包括金属板M1和金属板M2；如图4所示，所述天线子阵，包括从下至上依次设置的金属板M2、空气间隙层A1、金属板M3、空气间隙层A2、金属板M4；所述金属板M3的上表面设置有若干上层金属柱，下表面设置有若干下层金属柱和金属脊。

以下对各部分结构分别进行详细说明。

1.矩形波导馈电网络：

所述矩形波导馈电网络1-1为一个1分4功分网络，如图5(a)所示，包含部件为：矩形馈电波导101、90°H面直角阶梯弯波导102、2级E-T波导功分器103、矩形波导极化转换器104和90°E面直角阶梯弯波导105。所述矩形波导馈电网络1-1的结构方案如下：沿E-T波导功分器103的波导长边中点剖切为两部分，上部分位于金属板M2中，下部分位于金属板M1中。

如图5(b)所示，电磁信号从矩形馈电波导101馈入，依次经过90°H面直角阶梯弯波导102和2级E-T波导功分器103后，分为等幅不同相的两路。此时，假设左上支路电磁信号相位为0°，则右上、右下、左下支路的相位依次为0°、180°和180°。4支路的电磁信号分别经过矩形波导极化转换器104后实现等幅同相，而后分别经由90°E面直角阶梯弯波导105改变电磁信号传输方向，馈入4个间隙波导缝隙阵列天线子阵1-2。

所述矩形波导极化转换器104实质为一种常规的切角方波导，其三维图、俯视图和剖视图分别如图6所示。

2.间隙波导缝隙阵列天线子阵：

如图7所示，单个间隙波导缝隙阵列天线子阵1-2由脊间隙波导馈电网络201、2^K个90°扭波导单元202、间隙波导背腔耦合网络203和2^(K+2)个辐射单元204组成。

其中，所述脊间隙波导馈电网络201，包括金属板M2、空气间隙层A1、金属板M3及其下表面的下层金属柱。所述间隙波导背腔耦合网络203，包括金属板M3及其上表面的上层金属柱、空气间隙层A2、金属板M4。所述90°扭波导单元202位于金属板M3中，即位于脊间隙波导馈电网络201和间隙波导背腔网络203之间，实现二者的电性能连接。所述90°扭波导单元202的腔体结构如图12所示，能用CNC技术一体化加工。上述结构方案的有益之处在于：能将脊间隙波导馈电网络201中的下层金属柱、90°扭波导单元202、间隙波导背腔耦合网络203中的上层金属柱集成于一块金属板上，不但降低材料成本，还减少连接结构，从而减少因装配带来的性能误差。

2.1脊间隙波导馈电网络：

如图8所示，所述脊间隙波导馈电网络201，包括脊间隙波导-矩形波导T型过渡结构2011、多级并馈脊间隙波导T型功分器和脊间隙波导-矩形波导过渡结构2013。

(1)脊间隙波导-矩形波导T型过渡结构

如图9所示，所述脊间隙波导-矩形波导T型过渡结构2011由T型金属脊2011a、金属脊线2011b、T型脊四周周期排列的若干矩形金属销2011c、空气间隙层A1、金属板M2、金属板M3、以及90°E面直角阶梯弯波导105中的输出矩形波导组成。本实施例中，所述的T型金属脊2011a的各个尺寸分别为L1＝1.35mm，W1＝0.37mm，L2＝1.52mm，W2＝0.36mm。

(2)多级并馈脊间隙波导T型功分器

所述多级并馈脊间隙波导T型功分器，由K级(本实施例中，K的值为6)一分二的脊间隙波导T型功分器2012级联成一分六十四的功分器；如图10所示，所述脊间隙波导T型功分器2012由切角T型金属脊2012a、金属脊线2012b、四周周期排列的若干矩形金属销2012c、金属脊匹配段2012d、空气间隙层A1、金属板M2和金属板M3组成。在本实施例中，所述切角T型金属脊2012a被切去的形状为等腰三角形。

(3)脊间隙波导-矩形波导过渡结构

如图11所示，所述脊间隙波导-矩形波导过渡2013由细金属脊2013a、宽金属脊2013d、金属脊线2013b、四周周期排列的若干矩形金属销2013c、空气间隙层A1、金属板M2、金属板M3、以及90°扭波导单元202中的输入矩形波导2021组成。在本实施例中，所述的细金属脊1101长×宽为1.25mm×0.256mm。在本实施例中，所述的宽金属脊1105长×宽为1.38mm×0.95mm。

图9、图10和图11中周期排列的若干矩形金属销能形成PMC结构，提供高阻抗表面，产生阻带，从而抑制电磁波的泄露，相当于将电磁波的主要能量束缚于被金属销环绕四周的金属脊与金属板M2之间的空气间隙中传播，而金属销和金属板M2之间的空气间隙中则不能传播电磁波。上述结构在学术上称为脊间隙波导结构，其优点为：一是使两金属层无物理接触，在金属层与金属脊之间形成一条允许电磁波传输的通道(空气间隙)；二是结构容差值大，能有效地降低结构装配误差带来的影响，提高批量一致性和合格率；三是传播煤质为空气，故传输损耗低。在本实施例中，脊间隙波导馈电网络201中的所有矩形金属销(包括2011c、2012c和2013c)的结构尺寸一致，长×宽×高分别为0.4mm×0.4mm×1.3mm，相邻金属销间距为0.5mm～0.8mm之间不等；空气间隙层A1高度为0.1mm；脊间隙波导馈电网络201中的所有金属脊线(包括2011b、2012b和2013b)的宽度均为1.12mm；脊间隙波导馈电网络201中的所有金属脊(包括2011a、2011b、2012a、2012b、2012d、2013a、2013b和2013d)的高度均为1.3mm。

2.290°扭波导单元：

所述输入矩形波导腔、输入矩形波导腔的窄边尺寸为b1，宽边尺寸为a1；所述90°极化转换腔，所述小长方体垂直于方波导中轴线的任意横截面为边长为c2的正方形，所述大长方体垂直于方波导中轴线的任意横截面为边长为c1的正方形，且c1＜c2、a1＝b1+2×c2。

如图12所示，所述90°扭波导单元202由输入矩形波导2021、极化转化器2022和输出矩形波导2023组成。所述极化转换器2022外形呈“蝴蝶结”状，通过在边长为a1的方波导腔体的一对角处切除尺寸相同的小长方体、在另一对角处切除尺寸相同的大长方体得到，同时大长方体的内侧进行切角处理。在金属板M3中，奇数行的90°扭波导单元和偶数行的90°扭波导单元反向设置。所述90°扭波导单元202能够由CNC一体化加工成型，是因为：如图12(b)所示，极化转换器2022的横截面(虚线)外形尺寸不超出下矩形波导2021和上矩形波导2023横截面(实线)合并的区域。一体化加工90°扭波导好处在于：①大大减缓脊间隙波导馈电网络201布局困难的问题，保证金属脊之间至少有两个矩形金属销，降低了传输线之间的信号耦合；②其自身可以一体化加工，在完成上述功能的同时，无需增加金属层，降低加工和装配要求。

2.3间隙波导背腔耦合网络：

如图13所示，所述间隙波导背腔耦合网络203由64个以8×8阵列排布的间隙波导谐振腔2031组成。所述间隙波导谐振腔2031由矩形空气腔2031a、屏蔽矩形金属销2031b、调节矩形金属销2031c、空气间隙层A2、金属板M3和金属板M4组成。所述间隙波导谐振腔2031，与输出矩形波导2023和激励缝2043一同构成一分四功分器。电磁信号由输出矩形波导2023输入，经间隙波导谐振腔2031后，被等幅同相分为4路，分别输出到4个激励缝2043中传播。所述屏蔽矩形金属销2031b围绕矩形空气腔四边等间距排列，共围两圈，呈“回”字形。对于每个间隙波导谐振腔2031，均有2个所述调节矩形金属销2031c，位于矩形空气腔2031a短边中心线上下两侧，并沿矩形空气腔2031a长边中心线呈轴对称关系。在本实施例中，所述屏蔽矩形金属销2031b尺寸分两种，非共用部分的长×宽×高分别为0.4mm×0.4mm×1.3mm，而共用部分的长×宽×高分别为0.475mm×0.4mm×1.3mm，相邻金属销的垂直间距为0.425mm，水平间距为0.5mm。所述的调节矩形金属销2031c的长×宽×高分别为0.86mm×0.86mm×1.3mm，与最近的屏蔽矩形金属销2031b垂直距离为0.5mm。所述的空气间隙层A2高度为0.06mm。相邻两个间隙波导谐振腔中心的垂直和水平中心距均为2×0.86倍的中心频点空气波长。

所述周期排列的若干矩形金属销能形成PMC结构，提供高阻抗表面，产生阻带，从而抑制电磁波的泄露，相当于将电磁波的主要能量束缚于被金属销环绕四周的金属板M3与金属板M4之间的矩形空气腔和空气间隙中传播，而其余区域则不能传播电磁波。

2.4辐射单元：

如图14所示，所述辐射单元204位于金属板M4中，由激励缝2041、匹配缝2042、辐射缝2043组成。所述激励缝2041和辐射缝2043分别位于金属板M4的背面和正面，二者由所述匹配缝2042连接。辐射单元204以16×16阵列排布，相邻辐射单元204的行间距和列间距相等，均为0.86倍的中频点空气波长。在相邻列辐射缝2043之间均设有去耦槽2044，槽深为四分之一中频点空气波长，但为加工便利，槽宽设为≥0.5mm。所述去耦槽2044能减少阵元间的耦合从而降低副瓣水平，亦能提高驻波带宽性能。在本实施例中，所述辐射缝2043的长×宽×高分别为3.38mm×1.39mm×1.25mm，为加工便利，其倒角大小取窄边长度的一半；所述匹配缝2042的长×宽×高分别为3.01mm×1.32mm×0.46mm，其为加工便利，倒角大小取窄边长度的一半；所述激励缝2041的长×宽×高分别为3.93mm×1.49mm×0.58mm，为加工便利，其倒角大小取窄边长度的一半。

3.天线罩和吸波结构：

本实施例中，吸波结构2和天线罩3如图1、图2所示，所述天线罩3采用MPP材质，其好处主要有两点：①材质环保；②材质介电常数接近于空气的介电常数，并有极低的正切值损耗，故其可根据客户喜好，定制成多种不同的形状，几乎不影响性能。所述吸波结构2共有4片，分别粘附于天线罩的“围边”上，所述吸波结构2可选用橡胶或泡棉吸波材料，在本实施例中采用性价比较高的吸波泡棉，厚度为5mm。本发明通过使用吸波结构，可抑制天线方向图的远旁瓣水平，大幅提高天线方向图的前后比余量。图17和图18分别为使用吸波材料前后的E面和H面仿真方向图对比结果。由图17和图18可知，使用吸波材料后，方向图在-180°～-80°和80°～180°的区间得到大幅的改善，降幅平均值大于11dB。

图15和图16分别为传统32×32并馈波导缝隙阵列天线和本发明实施例的E面和H面方向图对比结果。由图15和图16可知，传统并馈波导缝隙阵列天线的E面和H面方向图旁瓣水平高，均已超出ETSI EN 302标准的Class 2包络，而采用本发明提供的“X”型布局技术的实施例的E面和H面方向图旁瓣水平均低，均满足ETSI EN 302标准的Class 2包络。

在本实施例中，16×16的天线子阵采用脊间隙波导技术后，获得较宽的驻波带宽，其S11的仿真结果如图19所示。由图19可知，16×16子阵在V-Band(57GHz～66GHz)中的S11≤-17dB，而低于-10dB的驻波带宽为19.84％(55.35GHz～67.54GHz)。此外，如图19所示，综合采用多项技术后，本发明实施例全阵有较宽的驻波带宽特性，其S11≤-10dB的相对带宽为19.7％(54.9GHz～66.9GHz)。

图20给出了本实施例的E面和H面交叉极化方向图。由图20可知，本实施例在采用“X”型阵列布局后，能获得高达53dB以上的交叉极化鉴别率，且其E面和H面的交叉极化方向图满足ETSI EN 302Class 2的交叉极化包络要求。

图21给出了本实施例的增益-频率曲线图。由图21可知，本实施例在采用本发明提供的综合技术后，天线依然保持较高的增益和天线效率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种低旁瓣高XPD毫米波间隙波导缝隙阵列天线，其特征在于，该天线包括：矩形波导馈电网络、以及设置于矩形波导馈电网络正上方的4个天线子阵；

所述矩形波导馈电网络，为1分4矩形波导功分网络，用于给4个天线子阵馈电；

所述4个天线子阵为2×2等间距排布，然后将左上、右上、左下、右下天线子阵绕各自的中心点依次旋转θ°、-θ°、180°-θ°、180°+θ°放置，其中θ的取值范围为18～22.5；令左上子阵馈入电场的相位为0°，则右上、左下、右下子阵馈入电场相位则依次为0°、180°、180°，且馈入各子阵的电场幅度相等。

2.如权利要求1所述的一种低旁瓣高XPD毫米波间隙波导缝隙阵列天线，其特征在于，所述天线子阵，包括从下至上依次设置的金属板M2、空气间隙层A1、金属板M3、空气间隙层A2、金属板M4；其中所述金属板M3的上表面设置有若干上层金属柱，下表面设置有若干下层金属柱和金属脊；

所述金属板M2、空气间隙层A1、下层金属柱、金属板M3共同构成脊间隙波导馈电网络；所述脊间隙波导馈电网络用于将矩形波导馈电网络馈入的TE10模转换成准TEM模，然后等功率地分成2^K路后，再转换成TE10模从行×列为2^(K/2)×2^(K/2)的输出端口输出，且奇数行和偶数行输出的TE10模极化方向反向；其中，K为大于等于6的偶数；

所述金属板M3设置有行×列为2^(K/2)×2^(K/2)的90°扭波导单元，其中，奇数行的90°扭波导单元和偶数行的90°扭波导单元反向设置，用于改变脊间隙波导馈电网络馈入的奇数行和偶数行TE10模的极化方向，使得奇数行和偶数行之间的TE10模呈等幅同相关系后，再馈入至间隙波导背腔耦合网络；

所述金属板M3、上层金属柱、空气间隙层A2、金属板M4共同构成间隙波导背腔耦合网络；所述间隙波导背腔耦合网络将馈入的每路TE10模等幅同相地分成4路，然后分别馈入至4个辐射单元中；

所述金属板M4设置有行×列为2^(K/2+1)×2^(K/2+1)的辐射单元；用于将间隙波导背腔耦合网络馈入的电磁信号辐射至自由空间中。

3.如权利要求2所述的一种低旁瓣高XPD毫米波间隙波导缝隙阵列天线，其特征在于，所述脊间隙波导馈电网络，包括一个脊间隙波导-矩形波导T型过渡结构、多级并馈脊间隙波导T型功分器、2^K个脊间隙波导-矩形波导过渡结构；

其中，所述脊间隙波导-矩形波导T型过渡结构，用于将矩形波导馈电网络输入的TE10模转换成准TEM模，输出至空气间隙层A1中传播；所述多级并馈脊间隙波导T型功分器，用于将在空气间隙层A1中传播的的准TEM模等功率地分成2^K路，然后分别通过一个脊间隙波导-矩形波导过渡结构将准TEM模转换成TE10模并输出。

4.如权利要求3所述的一种低旁瓣高XPD毫米波间隙波导缝隙阵列天线，其特征在于，所述辐射单元的周期为0.86倍的中频点空气波长。

5.如权利要求4所述的一种低旁瓣高XPD毫米波间隙波导缝隙阵列天线，其特征在于，所述辐射单元，为贯穿金属板M4的阶梯缝隙结构，由从下至上依次设置的激励缝、匹配缝、辐射缝组成。

6.如权利要求4或5所述的一种低旁瓣高XPD毫米波间隙波导缝隙阵列天线，其特征在于，相邻列的辐射单元之间设有去耦槽，槽深为四分之一中频点空气波长。

7.如权利要求2所述的一种低旁瓣高XPD毫米波间隙波导缝隙阵列天线，其特征在于，所述矩形波导馈电网络与所述间隙波导馈电网络共用金属板M2；所述矩形波导馈电网络包括贴合设置的金属板M1、金属板M2、以及设置于金属板M1与金属板M2之间的波导腔体。

8.如权利要求2所述的一种低旁瓣高XPD毫米波间隙波导缝隙阵列天线，其特征在于，所述90°扭波导单元内的腔体结构包括输入矩形波导腔、90°极化转换腔、输出矩形波导腔；

其中，所述输入矩形波导腔、输入矩形波导腔的窄边尺寸为b1，宽边尺寸为a1；所述90°极化转换腔，通过在边长为a1的方波导腔体的一对角处切除尺寸相同的小长方体、在另一对角处切除尺寸相同的大长方体得到；所述小长方体垂直于方波导中轴线的任意横截面为边长为c2的正方形，所述大长方体垂直于方波导中轴线的任意横截面为边长为c1的正方形，且c1＜c2、a1＝b1+2×c2。

9.如权利要求1或2所述的一种低旁瓣高XPD毫米波间隙波导缝隙阵列天线，其特征在于，所述间隙波导缝隙阵列天线正上方还设置有：天线罩、吸波结构；

所述天线罩，用于保护天线免受户外复杂环境的影响，还用于伪装融入环境，实现城市美化的效果；

所述吸波结构，包括4片矩形吸波板；4片所述矩形吸波板均匀设置于4个天线子阵的外侧；所述吸波结构的材料为橡胶或泡棉吸波材料。