CN116845587B - 一种扫描范围扩展的离散型victs天线单元 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扫描范围扩展的离散型VICTS天线单元，由基片集成波导阵列、金属化通孔、馈电平板波导上盖板、馈电平板波导下盖板、馈电平板波导构成；所述馈电平板波导位于馈电平板波导上盖板和馈电平板波导下盖板之间，所述基片集成波导阵列穿过馈电平板波导上盖板上的缝隙与馈电平板波导连接；所述金属化通孔贯穿方向平行于x轴，并在基片集成波导阵列的y轴方向、z轴方向排列有多个，z轴方向排列的金属化通孔延伸至基片集成波导阵列的基板底部；底部金属化通孔变为半孔，半孔下边沿与馈电平板波导上盖板底面平齐。本发明通过将基片集成波导全孔转半孔，修正了能量馈入方式，有效消除了相位误差，从而改善了大角度扫描的方向图畸变问题。
Description
技术领域
本发明属于机械扫描阵列天线技术领域，具体地说，是涉及一种扫描范围扩展的离散型VICTS天线单元。
背景技术
自二十世纪九十年代VICTS天线提出以来，其被作为移动卫星通信终端的主流技术方案广泛应用于船载、车载、机载、星载等各种载体平台。但VICTS面临占地面大，伺服电机数量多的问题。共口径VICTS天线是一种良好解决方案，设计上，其需要一种具备滤波特性的辐射体。目前已有部分方案实现了共口径VICTS天线，但其实现结构仍然复杂、实现成本仍然偏高。例如申请号为202111175097.6的专利中公开了“一种双频共口径VICTS相控阵天线”，以及doi为10.1109/TAP.2022.3212043的论文“Dual-band shared-aperturevariable inclination continuous transverse stub antenna”提出另一种双频共口径VICTS天线，两种天线均采用了高通滤波辐射体，但其辐射体均为复杂的机械结构，实现成本高。基于基片集成波导的离散型VICTS辐射体则是一种低成本高通滤波实现方案，但传统设计制造方式带来了大角度扫描方向图畸变的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种扫描范围扩展的离散型VICTS天线单元，主要解决传统设计制造方式带来了大角度扫描方向图畸变的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种扫描范围扩展的离散型VICTS天线单元，由基片集成波导阵列、金属化通孔、馈电平板波导上盖板、馈电平板波导下盖板、馈电平板波导构成；所述馈电平板波导位于馈电平板波导上盖板和馈电平板波导下盖板之间，所述基片集成波导阵列穿过馈电平板波导上盖板上的缝隙与馈电平板波导连接；所述金属化通孔开设于所述基片集成波导阵列上，所述金属化通孔的贯穿方向平行于x轴，并在基片集成波导排列的y轴方向、z轴方向排列有多个，z轴方向阵列的金属化通孔延伸至基片集成波导阵列的基板底部；底部金属化通孔变为半个金属化通孔，半个金属化通孔下边沿与馈电平板波导上盖板底面平齐。
进一步地，在本发明中，所述基片集成波导阵列的厚度与馈电平板波导上盖板上的缝隙宽度相等。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明通过将基片集成波导全孔转半孔，修正了能量馈入方式，有效消除了相位误差，从而改善了大角度扫描的方向图畸变问题。
（2）本发明在不抬高成本的情况下，有效解决了大角度扫描方向图畸变问题，使之成为一种高通滤波VICTS天线辐射单元的低成本、高性能实现方案。
附图说明
图1为本发明离散型VICTS天线单元的立体视图。
图2为本发明离散型VICTS天线单元的透视正视图。
图3为本发明相邻单元相位差和基板边沿高度的关系。
图4为传统有基板边沿时的方向图。
图5为本发明在无基板边沿时的方向图。
其中，附图标记对应的名称为：
101-基片集成波导阵列，102-馈电平板波导上盖板，103-馈电平板波导下盖板，104-金属化通孔，105-馈电平板波导，201-现有馈电平板波导，202-平板波导，203-全孔，204-半个金属化通孔。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
实施例
如图1所示，本发明公开的一种扫描范围扩展的离散型VICTS天线单元，由基片集成波导阵列101、金属化通孔104、馈电平板波导上盖板102、馈电平板波导下盖板103、馈电平板波导105构成；所述馈电平板波导105位于馈电平板波导上盖板102和电平板波导下盖板103之间，所述基片集成波导阵列101穿过馈电平板波导上盖板102上的缝隙与馈电平板波导105连接。所述基片集成波导阵列101的厚度与馈电平板波导上盖板102上的缝隙宽度相等。
在本实施例中，所述金属化通孔104开设于所述基片集成波导阵列101上，所述金属化通孔104的贯穿方向平行于x轴，并在基片集成波导阵列101的y轴方向、z轴方向排列有多个，z轴方向排列的金属化通孔延伸至基片集成波导阵列101的基板底部；底部金属化通孔104变为半个金属化通孔204，半个金属化通孔204下边沿与馈电平板波导上盖板102底面平齐。
图2为本发明离散型VICTS天线单元的透视正视图。图2a为传统有边沿基片集成波导阵列，其中基片集成波导长度L=40mm，单元周期p=5mm。由于加工限制，全孔203的工艺要求使得其底部形成一段平板波导202，其高度为hp=0.5mm，该基片集成波导阵列用于VICTS天线时，从现有馈电平板波导201中耦合的能量将首先进入平板波导202，而后进入基片集成波导，由于平板波导中的能量在传播方向上受到全孔203的阻挡，能量发生散射，从而使得相位分布被扰乱，从馈电平板波导中耦合而来的扫描相位分布难以维持，最终导致大角度扫描方向图畸变。图2b为本发明所提出的改进型无边沿基片集成波导阵列，与传统有边沿基片集成波导相比，底部通孔变为半个金属化通孔204，从而便于下边沿的剪除，消除了工艺限制带来的平板波导结构，使得辐射单元可以与馈电平板波导接触，直接耦合平板波导内的扫描相位分布。由于馈电平板波导105中能量传播方向垂直纸面向外，半个金属化通孔不再阻挡其传播，有效抑制了散射问题，使得扫描相位分布得以维持，从而解决了大角度扫描的方向图畸变问题。
图3为本发明相邻单元相位差和基板边沿高度的关系。为了进一步证明平板波导202的存在将恶化相位分布，本实施例提供了不同平板波导高度hp所产生的相邻单元相位差。结果表明只有当平板波导不存在时，即hp=0mm时，相邻单元的相位差才能在较宽的频带内处于预期值。
图4为传统有基板边沿时的方向图。此时hp=0.5mm，明显可见由于相位失准，此时的扫描方向图未在预期角度范围50°~60°区间内形成主瓣。
图5为本发明在无基板边沿时的方向图。此时hp=0mm，由图可见扫描方向图在预期角度范围50°~60°区间内形成主瓣，符合预期，实现了大角度扫描方向图无畸变。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种扫描范围扩展的离散型VICTS天线单元，其特征在于，由基片集成波导阵列（101）、金属化通孔（104）、馈电平板波导上盖板（102）、馈电平板波导下盖板（103）、馈电平板波导（105）构成；所述馈电平板波导（105）位于馈电平板波导上盖板（102）和馈电平板波导下盖板（103）之间，所述基片集成波导阵列（101）穿过馈电平板波导上盖板（102）上的缝隙与馈电平板波导（105）垂直连接；所述金属化通孔（104）开设于所述基片集成波导阵列（101）上，所述金属化通孔（104）呈阵列排布，所述金属化通孔（104）的贯穿方向平行于x轴，并在基片集成波导阵列（101）的y轴方向、z轴方向排列有多个，z轴方向排列的金属化通孔延伸至基片集成波导阵列（101）的基板底部；底部的金属化通孔（104）变为半个孔金属化通孔（204），半个孔金属化通孔（204）下边沿与馈电平板波导上盖板（102）底面平齐；
所述基片集成波导阵列（101）的厚度与馈电平板波导上盖板（102）上的缝隙宽度相等。
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