CN207250705U - 脊波导天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及雷达天线技术领域，公开了一种脊波导天线，所述脊波导天线包括矩形波导、沿着所述矩形波导的长度方向形成在该矩形波导的一侧壁内表面上的脊形部、以及贯穿所述侧壁和所述脊形部伸入至所述矩形波导的腔体内的同轴电缆，其中，所述脊形部的顶部对应所述同轴电缆开设有夹槽，该夹槽的两侧面与容纳在该夹槽内的同轴电缆部分的外周面之间具有横向间隔。本实用新型提供的技术方案能够提高脊波导天线的馈电效果和脊波导天线的加工成品率。
Description
技术领域
本实用新型涉及接收天线技术领域，具体地涉及一种脊波导天线。
背景技术
接收天线工作的物理过程是，天线导体在空间电场的作用下产生感应电动势，并在导体表面激励起感应电流，在天线的输入端产生电压，在接收的回路中产生电流。所以接收天线是一个把空间电磁波能量转换成高频电流能量的转换装置。
雷达天线由接收天线和雷达组成，接收天线作为雷达的前端传感器，一方面负责将电信号转换城电磁波并向目标媒质辐射，另一方面也要接收来自目标媒质的后向散射回波。
传统雷达天线中的接收天线为脊波导天线，脊波导天线通常由矩形波导、形成在矩形波导内的脊形部以及贯穿矩形波导和脊形部而伸入至矩形波导的腔体中的同轴电缆组成。将同轴电缆穿设进入矩形波导内腔中的工差要求较高，加工困难，导致加工过程中出现成品率低，馈电效果不理想等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术中存在的上述缺陷，提供一种能够提高脊波导天线的馈电效果和脊波导天线的加工成品率的技术方案。
为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种脊波导天线，所述脊波导天线包括矩形波导、沿着所述矩形波导的长度方向形成在该矩形波导的一侧壁内表面上的脊形部、以及贯穿所述侧壁和所述脊形部伸入至所述矩形波导的腔体内的同轴电缆，其中，所述脊形部的顶部对应所述同轴电缆开设有夹槽，该夹槽的两侧面与容纳在该夹槽内的同轴电缆部分的外周面之间具有横向间隔。
优选地，所述侧壁和所述脊形部上开设有连通且同轴的通孔以供所述同轴电缆穿设，所述同轴电缆的位于所述通孔内的部分与所述通孔相贴合。
优选地，所述通孔在所述夹槽的底面上的投影位于所述夹槽的底面中部。
优选地，所述同轴电缆包括由内至外依次同轴设置的内导体、外导体和绝缘层，所述内导体相对于所述外导体轴向向外伸出至位于所述矩形波导的腔体内且不接触所述矩形波导的内表面；所述外导体相对于所述绝缘层轴向向外伸出至一部分穿设在所述通孔中，另一部分位于所述夹槽内，所述绝缘层穿设在所述通孔中。
优选地，所述矩形波导的靠近所述同轴电缆的一端还设置有用于封闭该矩形波导的端部开口的短路板。
优选地，所述脊形部的任意横截面为大小相同的矩形结构。
优选地，所述脊形部的横截面长度与所述矩形波导的横截面长度之比为0.3～0.5。
优选地，所述脊形部位于所述矩形波导的所述侧壁内表面中部，且所述脊形部与所述矩形波导之间的竖直间距同所述矩形波导的宽度之比为0.1～0.3。
优选地，所述脊形部与所述矩形波导之间的竖直间距为10mm～20mm；所述矩形波导的宽度为50mm～70mm。
优选地，所述矩形波导为铝合金矩形波导或黄铜矩形波导；和/或，所述脊形部为铝铂脊形部、紫铜脊形部或银脊形部。
本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果：
本实用新型提供的脊波导天线在脊形部的顶部对应同轴电缆开设有夹槽，同轴电缆由矩形波导的侧壁和脊波导穿设伸入至矩形波导的腔体内，并且同轴电缆的一部分容纳在脊形部的夹槽内并与夹槽横向间隔开，该夹槽对高频电磁波具有容抗的效应，在阻抗匹配中能够抵消由于同轴电缆伸入矩形波导的腔体内引起扰动而造成的感抗效应，因此，能够提高脊波导天线的阻抗匹配特性，进而提高脊波导天线的馈电效果，进一步，可提高脊波导天线的加工成品率。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的脊波导天线的侧视图；
图2是本实用新型实施例提供的脊波导天线的纵向剖面图；
图3是图2的A-A剖视图；
图4是本实用新型实施例提供的脊波导天线的驻波仿真曲线图。
附图标记说明
1-矩形波导 2-脊形部
3-同轴电缆
具体实施方式
在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所指的上、下、左、右。“内、外”是指相对于部件本身轮廓的内、外。
参阅图1-图3，本实用新型实施例提供一种脊波导天线，该脊波导天线包括矩形波导1、沿着所述矩形波导1的长度方向形成在该矩形波导1的一侧壁内表面上的脊形部2、以及贯穿所述侧壁和所述脊形部2伸入至所述矩形波导1的腔体内的同轴电缆3；参阅图2，其中，所述脊形部2的顶部对应所述同轴电缆3开设有夹槽，该夹槽的两侧面与容纳在该夹槽内的同轴电缆3部分的外周面之间具有横向间隔。其中，所述横向指的是垂直于所述同轴电缆3的轴线的方向，夹槽对高频电磁波具有容抗的效应，在阻抗匹配中能够抵消由于同轴电缆3伸入矩形波导1的腔体内引起扰动而造成的感抗效应，因此，能够提高脊波导天线的阻抗匹配特性，进而提高脊波导天线的馈电效果，进一步，可提高脊波导天线的加工成品率。
如上所述，同轴电缆3需要贯穿所述侧壁和所述脊形部2而伸入至所述矩形波导1的腔体内，为了方便所述同轴电缆3的安装，所述侧壁和所述脊形部2上开设有连通且同轴的通孔，安装所述同轴电缆3时，将所述同轴电缆3穿设在该通孔中。为了能够固定同轴电缆3，同轴电缆3可通过过盈配合的方式穿设在该通孔内，即，同轴电缆3的位于所述通孔内的部分与所述通孔相贴合。
如图2所示，同轴电缆3轴向上的一部分位于所述通孔中，一部分位于脊形部2顶部的夹槽内，还有一部分位于矩形波导1的腔体内。为了改善夹槽对高频电磁波的容抗效应，所述通孔在所述夹槽的底面上的投影位于所述夹槽的底面中部。由此，所述同轴电缆3的外周面与所述夹槽的两侧面之间形成的两个横向间隔相等，容抗效应更好。
继续参阅图2，在一具体实施例中，所述同轴电缆3包括内导体(该内导体通常被称为探针)、包覆在所述内导体外的外导体以及包覆在所述外导体外的绝缘层，所述内导体相对于所述外导体轴向向外伸出至位于所述矩形波导1的腔体内且不接触所述矩形波导1的内表面；所述外导体相对于所述绝缘层轴向向外伸出至一部分穿设在所述通孔中，另一部分位于所述夹槽内，所述绝缘层穿设在所述通孔中。具体地，为了使传输电磁波由同轴电缆3到脊波导顺利过渡，通过同轴电缆3外导体和脊形部2相连，然后内导体由同轴电缆3内部探出来，插入到矩形波导1的腔体内，从而能够使同轴电缆3内的能量顺利过渡到具有脊形部2的矩形波导1内。
参阅图2和图3，所述矩形波导1的靠近所述同轴电缆3的一端还设置有用于封闭该矩形波导1的端部开口的短路板，用于作为所述矩形波导1的发射端，以向外发射电磁波。
根据本实施例提供的上述脊波导天线，优选地，脊波导的任意横截面为矩形结构。更为优选地，脊形部2沿着矩形波导1的长度方向布置在矩形波导1的一侧壁内表面的中间位置。脊形部2和矩形波导1的材料也可以根据实际需求进行选择，优选地，脊形部2与矩形波导1由不同的材料制备而成。优选地，矩形波导1为铝合金矩形波导或黄铜矩形波导；脊形部2为铝铂脊形部、紫铜脊形部或银脊形部。
具有脊形部2的矩形波导1只能传输TE模式和TM模式。虽然矩形波导1的主模式TE10模，但在其中加入脊形部2并没有使矩形波导1的主模发生变化，只是在脊边沿处加入了对场的扰动(即容性加载)，使波导主模频带得到扩展，主模截止波长变长，与TE20相差会更大，从而使单模传输带宽可以达到数倍频程。
波导结构为高通结构，一定频率以上的电磁波才能在波导中传播，低于该频率的波则会出现截止不能传播的现象，波导中刚好能传播的最低频率对应的波长称为截止波长。
脊形部2顶部的夹槽深度和宽度对截止波长具有一定的影响，夹槽的开设不仅需要保证波导对所需频段电磁波不能截止，还需要保证使用频段内电磁波特定频率阻抗匹配的情况，以保证使用频段内天线的馈电效率。基于此，本实施例用，夹槽的深度为9mm，宽度为29mm，参阅图2和图3，夹槽的宽度指的是夹槽的两侧面之间的距离。
上述脊波导天线中，优选地，脊形部2的横截面长度(即图1中脊形部2的左右两侧面之间的距离)与矩形波导1的横截面长度(即图1中矩形波导1的左右两外侧面之间的距离)之比为0.3～0.5。脊形部2与矩形波导1之间的竖直间距(即图1中脊形部2顶端表面与矩形波导1的上侧壁内表面之间的距离)同所述矩形波导1的宽度(即图1中矩形波导1的上下外表面之间的距离)之比为0.1～0.3。在上述优选参数范围之内，脊波导天线会有良好的阻抗匹配特性。
在一具体实施例中，脊形部2的横截面长度为40mm，矩形波导1的横截面长度为100mm。所述脊形部2与所述矩形波导1之间的竖直间距为10mm～20mm，优选为15mm，矩形波导1的宽度为50mm～70mm，优选为60mm。
另外，通过调节所述短路板与所述同轴电缆3之间的距离以及所述同轴电缆3中的内导体探出的长度可以改善脊波导天线的阻抗匹配特性。基于此，本实施例中，所述短路板与所述同轴电缆3之间的距离优选为40mm，所述同轴电缆3中的内导体探出的长度优选为18mm。
将本实施例提供的上述脊波导天线具有结构简单、带宽宽，驻波系数小，易实现等优点。
对本实用新型实施例提供的脊波导天线进行驻波防真实验，得到的驻波仿真曲线图如图4所示，其中，横轴为频率，纵轴为回波损耗。
从图4中可以看出，脊波导天线的截止频率在11.5GHZ附近，但其馈电性能在12GHz时已经能够满足使用要求；从曲线的右侧可以看出，随着频率的上升，天线的损耗在14GHz时下降到最低，接近-20dB水平，随后其性能缓慢恶化，直到频率上升到20GHz时其性能仍能满足使用要求。
图4中的曲线表明，本实施例提供的脊波导天线馈电性能好，频率敏感度低，在12Ghz～20GHz均能满足回波损耗参数S11小于-10DB的要求，能很好地应用于宽带阵列雷达的匹配等应用场景。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种脊波导天线，其特征在于，所述脊波导天线包括矩形波导、沿着所述矩形波导的长度方向形成在该矩形波导的一侧壁内表面上的脊形部、以及贯穿所述侧壁和所述脊形部伸入至所述矩形波导的腔体内的同轴电缆，其中，所述脊形部的顶部对应所述同轴电缆开设有夹槽，该夹槽的两侧面与容纳在该夹槽内的同轴电缆部分的外周面之间具有横向间隔。
2.根据权利要求1所述的脊波导天线，其特征在于，所述侧壁和所述脊形部上开设有连通且同轴的通孔以供所述同轴电缆穿设，所述同轴电缆的位于所述通孔内的部分与所述通孔相贴合。
3.根据权利要求2所述的脊波导天线，其特征在于，所述通孔在所述夹槽的底面上的投影位于所述夹槽的底面中部。
4.根据权利要求2所述的脊波导天线，其特征在于，所述同轴电缆包括由内至外依次同轴设置的内导体、外导体和绝缘层，所述内导体相对于所述外导体轴向向外伸出至位于所述矩形波导的腔体内且不接触所述矩形波导的内表面；所述外导体相对于所述绝缘层轴向向外伸出至一部分穿设在所述通孔中，另一部分位于所述夹槽内，所述绝缘层穿设在所述通孔中。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的脊波导天线，其特征在于，所述矩形波导的靠近所述同轴电缆的一端还设置有用于封闭该矩形波导的端部开口的短路板。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的脊波导天线，其特征在于，所述脊形部的任意横截面为大小相同的矩形结构。
7.根据权利要求6所述的脊波导天线，其特征在于，所述脊形部的横截面长度与所述矩形波导的横截面长度之比为0.3～0.5。
8.根据权利要求6中所述的脊波导天线，其特征在于，所述脊形部位于所述矩形波导的所述侧壁内表面中部，且所述脊形部与所述矩形波导之间的竖直间距同所述矩形波导的宽度之比为0.1～0.3。
9.根据权利要求8所述的脊波导天线，其特征在于，所述脊形部与所述矩形波导之间的竖直间距为10mm～20mm；所述矩形波导的宽度为50mm～70mm。
10.根据权利要求1-4中任意一项所述的脊波导天线，其特征在于，所述矩形波导为铝合金矩形波导或黄铜矩形波导；和/或，所述脊形部为铝铂脊形部、紫铜脊形部或银脊形部。
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| CN111342185A (zh) * | 2018-12-18 | 2020-06-26 | 日本电产株式会社 | 波导装置、天线装置以及通信装置 |
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- 2017-10-20 CN CN201721352964.8U patent/CN207250705U/zh active Active
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