CN207818904U - 一种集成波导缝隙阵天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种集成波导缝隙阵天线，包括四层波导腔体，所述四层波导腔体由上至下分别为第一层的辐射层、第二层的功率分配网络、以及第三层与第四层共同构成单脉冲网络，所述天辐射层包括4个中心对称的象限波导，每个象限波导包括数个子阵单元，或至少每个象限波导包括一个子阵单元。

Description

一种集成波导缝隙阵天线

技术领域

本实用新型涉及一种天线，具体地涉及一种集成波导缝隙阵天线。

背景技术

波导缝隙阵天线利用缝隙辐射电磁能量，是一种高效率平面天线形式。

单脉冲天线的概念来源于自干涉仪，是在圆锥扫描和顺序波束转换体制基础上发展起来的，它在单个雷达脉冲周期内可以得到目标的方位、俯仰角度信息和距离信息。

传统的单脉冲网络多采用波导结构，单脉冲网络和天线相互独立，结构分散，安装调试繁琐，特别是在毫米波波段，波导选型、加工、装配均会引入较大误差，严重影响产品性能。

如果能采用平面结构的单脉冲天线，与相控阵和抛物面天线相比则可能克服上述不足之处。

实用新型内容

针对传统结构的波导缝隙阵天线所存在的缺陷，本实用新型提出一种集成波导缝隙阵天线，通过采用平面魔T和馈电波导末端进行特别处理，使其能很好的满足单脉冲平板缝隙天线阵性能要求。

本实用新型采用的技术方案是：

一种集成波导缝隙阵天线，包括四层波导腔体，所述四层波导腔体由上至下分别为第一层的辐射层、第二层的功率分配网络、以及第三层与第四层共同构成单脉冲网络，所述天辐射层包括4个中心对称的象限波导，每个象限波导包括数个子阵单元，或至少每个象限波导包括一个子阵单元。

进一步地，所述功率分配网络包括第一馈电波导、第二馈电波导、第三馈电波导以及第四导馈电波导，所述第一馈电波导、第二馈电波导对接后与对接的第三馈电波导以及第四导馈电波导平行设置，所述第一馈电波导、第二馈电波导、第三馈电波导以及第四导馈电波导上分别设置有馈电缝隙，其对辐射层的四个象限波导进行耦合馈电。

进一步地，第一馈电波导、第二馈电波导、第三馈电波导以及第四导馈电波导上的馈电缝隙中心间距为1/2波导波长，最末端的馈电缝隙中心距终端短路板为是1/2波导波长，在最内端的馈电缝隙的中心1/4波导波长处增加一个耦合缝隙，将波导末端能量耦合到下一层，在下一层增加一个1/4波导波长的耦合折叠波导。

进一步地，所述第一馈电波导、第二馈电波导、第三馈电波导以及第四导馈电波导与4个象限波导为上下对应正交配置，通过调节馈电波导的馈电缝隙倾角来实现馈电功率的控制。

进一步地，所述单脉冲网络设置有第一平面魔T，第二平面魔T、第三平面魔T以及第四平面魔T，所述第一平面魔T，第二平面魔T、第三平面魔T以及第四平面魔T为套接连接。

进一步地，所述第一平面魔T，第二平面魔T、第三平面魔T以及第四平面魔T上分别对应设置有第一耦合缝隙、第二耦合缝隙、第三耦合缝隙和第四耦合缝隙，通过第一耦合缝隙、第二耦合缝隙、第三耦合缝隙和第四耦合缝隙向功率分配网络馈电，同时形成四个端口与外部设备相连，其中一个和口port2，两个差口port1和差口port3)，还有一个口接吸收负载port4。

本实用新型具有以下优点：

采用倒置金属台阶膜片对平面魔T进行调配，与传统调配方式相比，有效展宽魔T的驻波比带宽和幅度相位一致性带宽，实现网路的宽带和差输出。

其将第一平面魔T，第二平面魔T、第三平面魔T、第四平面魔T、功率分配网络、缝隙天线阵列结合起来，采用多层平板器件焊(粘)接而成，与相控阵和抛物面天线相比具有抛面小、结构紧凑、调试测试量小、效率高、成本适中等优点。

附图说明

图1是本发明实施例的集成缝隙阵天线的结构主视图；

图2是本发明实施例的集成缝隙阵天线的结构侧视图；

图3是本发明实施例的单脉冲馈电网络的结构主视图；

图4是本发明实施例的馈电波导末端弯头的结构主视图；

图5是本发明实施例的单脉冲网络的结构主视图；

图6是本发明实施例的仿真方向图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

参照图1至图6，本实用新型公开了一种集成波导缝隙阵天线。参照图1，天线的辐射单元为波导宽边纵缝，为了实现单脉冲功能，整个辐射层1分为4个象限，即第一象限波导11、第二象限波导12、第三象限波导13和第四象限波导14，所述第一象限波导11、第二象限波导12、第三象限波导13和第四象限波导14分别包含若干个子阵单元，或至少包含一个子阵单元，本实施例中，为了简化问题，突出重点，所述所述第一象限波导11、第二象限波导12、第三象限波导13和第四象限波导14只保留一个子阵单元。

参照图2，集成波导缝隙阵天线从结构上讲，由四层波导腔体组成第一层的辐射层1，第二层的功率分配层2，以及由第三层和第四层共同构成单脉冲网络。

参照图3，单脉冲馈电网络需要实现两个功能：功率分配与和差波束形成。功率分配网络2采用在第一馈电波导21、第二馈电波导22、第三馈电波导23以及第四导馈电波导24上的宽边开斜缝的方式，这种方式要求馈电缝隙中心间距为1/2波导波长，最末端缝隙缝隙213中心距终端短路板218也是1/2波导波长。

参照图1和图3，为了实现最佳方向图，要求辐射线阵要等间距排列，这样两块子阵排布在一起时，子阵相邻处219的馈电波导就会相互干涉。参照图4，本发明在距最后一个馈电缝隙212中心1/4波导波长处增加一个耦合缝隙214，将波导末端能量耦合到下一层，在下一层，增加约1/4波导波长的耦合折叠波导215，相当于将短路面移到此波导端面216，这样既能满足阵列辐射缝隙按照等间距排布，又能满足最后一个馈电斜缝距短路端1/2波导波长，很好的解决了集成波导缝隙天线馈电网络布局问题。

参照图5，单脉冲网络采用第一平面魔T31，第二平面魔T32、第三平面魔T33以及第四平面魔T34，第一平面魔T31，第二平面魔T32、第三平面魔T33以及第四平面魔T34之间的连接方式为套接，实现和差信号形成。第一平面魔T31，第二平面魔T32、第三平面魔T33以及第四平面魔T34上分别设置有各有第一耦合缝隙311、第二耦合缝隙312、第三耦合缝隙313和第四耦合缝隙314，通过第一耦合缝隙311、第二耦合缝隙312、第三耦合缝隙313和第四耦合缝隙314向功率分配网络馈电，形成四个端口与外部设备相连，其中一个和口port2，两个差口port1和差口port3，还有一个口接吸收负载port4。

天线仿真归一化方向系数参照图6。仿真结果，和波束波瓣宽度5.9°，副瓣电平-25dB；差波束零值深度-40dB。在本实施例中，可以看出，采用第一平面魔T31，第二平面魔T32、第三平面魔T33以及第四平面魔T34T套接的形式实现单脉冲网络，可以使整个单脉冲网络在一个平面内一体加工成型，具有体积小、剖面低、重量轻、加工精度高、性能稳定可靠的特点。这种平面魔T不仅适用于平板缝隙阵，也适用于其它体制的单脉冲天线。

在馈电波导末端增加耦合折叠波导，方便了平板缝隙阵天线子阵排列。平板缝隙天线阵逐渐广泛应用，为了满足天线带宽要求，天线阵一般要求划分若干个子阵，导制阵馈电波导末端出现相互干涉。本发明采用的增加耦合折叠波导在不增加整个系统的加工难度条件下，为解决馈电波导末端短路端过长导致馈电波导间相互干涉的问题；提供一种新方法，为优化子阵排列方式增加一种选择。

以上对本实用新型实施例所公开的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.一种集成波导缝隙阵天线，其特征在于，包括四层波导腔体，所述四层波导腔体由上至下分别为第一层的辐射层、第二层的功率分配网络、以及第三层与第四层共同构成单脉冲网络，天辐射层包括4个中心对称的象限波导，每个象限波导包括数个子阵单元，或至少每个象限波导包括一个子阵单元。

2.根据权利要求1所述的集成波导缝隙阵天线，其特征在于，所述功率分配网络包括第一馈电波导、第二馈电波导、第三馈电波导以及第四导馈电波导，所述第一馈电波导、第二馈电波导对接后与对接的第三馈电波导以及第四导馈电波导平行设置，所述第一馈电波导、第二馈电波导、第三馈电波导以及第四导馈电波导上分别设置有馈电缝隙，其对辐射层的四个象限波导进行耦合馈电。

3.根据权利要求1所述的集成波导缝隙阵天线，其特征在于，第一馈电波导、第二馈电波导、第三馈电波导以及第四导馈电波导上的馈电缝隙中心间距为1/2波导波长，最末端的馈电缝隙中心距终端短路板为是1/2波导波长，在最内端的馈电缝隙的中心1/4波导波长处增加一个耦合缝隙，将波导末端能量耦合到下一层，在下一层增加一个1/4波导波长的耦合折叠波导。

4.根据权利要求2所述的集成波导缝隙阵天线，其特征在于，所述第一馈电波导、第二馈电波导、第三馈电波以及第四导馈电波导与4个象限波导为上下对应正交配置，通过调节馈电波导的馈电缝隙倾角来实现馈电功率的控制。

5.根据权利要求1所述的集成波导缝隙阵天线，其特征在于，所述单脉冲网络设置有第一平面魔T，第二平面魔T、第三平面魔T以及第四平面魔T，所述第一平面魔T，第二平面魔T、第三平面魔T以及第四平面魔T为套接连接。

6.根据权利要求5所述的集成波导缝隙阵天线，其特征在于，所述第一平面魔T，第二平面魔T、第三平面魔T以及第四平面魔T上分别对应设置有第一耦合缝隙、第二耦合缝隙、第三耦合缝隙和第四耦合缝隙，通过第一耦合缝隙、第二耦合缝隙、第三耦合缝隙和第四耦合缝隙向功率分配网络馈电，同时形成四个端口与外部设备相连，其中一个和口port2，两个差口port1和差口port3，还有一个口接吸收负载port4。