CN208608356U - 双层斜面匹配台阶的波导平板阵列天线 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种双层斜面匹配台阶的波导平板阵列天线，包括：辐射层、耦合层和馈电网络层，所述辐射层设置于所述耦合层上方，所述馈电网络层设置于所述耦合层下方；所述馈电网络层设置有波导功分器、双层匹配台阶和馈电口；所述双层匹配台阶的形状为切角五边形层叠而成，包括第一层匹配台阶和第二层匹配台阶，所述第二层匹配台阶位于所述第一层匹配台阶上方位置。该双层斜面匹配台阶的波导平板阵列天线耦合腔处对应的切角五边形的双层匹配台阶能够在宽带范围内实现馈电网络和耦合腔之间的匹配，对加工精度要求低，利于机械加工实现。
Description
技术领域
本实用新型属于卫星通信和微波通信技术领域，具体涉及一种双层斜面匹配台阶的波导平板阵列天线。
背景技术
波导平板阵列天线具有机械强度高、结构紧凑，便于和载体共性的特性，这些特性使得天线对空气阻力或者是水的阻力适应性好，被广泛应用于侦查、预警和对抗雷达、机载和导弹天线、车载卫星接收天线、卫星通信和微波通信系统等领域。随着通信信道容量的增加，通信系统越来越需要波导平板阵列天线能够工作于更高的频段并拥有更宽的工作带宽，现有波导平板阵列天线中的阻抗匹配、调节结构不利于天线带宽的扩展和加工制造，例如波导平板阵列天线耦合腔中设置有匹配台阶，用于抵消馈电网络层到耦合腔转换时所引入的电抗，同时引导电磁波的传播。图1是现有技术中波导平板阵列天线第一匹配台阶的俯视图，其匹配台阶的形状为L块状，其电流强度最大处位于L缺口的两个尖端的位置，该结构在宽带范围内不易实现馈电网络和耦合腔之间的匹配。此外，在阵面单元数不变的情况下，频率的提高促使天线体积减小，并需要提高加工精度才能保证模型设计到实物加工测试的一致性，而电流在匹配台阶尖端位置的激发对机械加工精度的要求较高，稍微有偏差就会极大的影响天线的驻波带宽，造成了机械加工方面的难题。
因此，有必要提供一种工作带宽大并且易于加工的波导平板阵列天线。
实用新型内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种双层斜面匹配台阶的波导平板阵列天线。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本申请提供了一种双层斜面匹配台阶的波导平板阵列天线，包括：辐射层、耦合层和馈电网络层，辐射层设置于耦合层上方，馈电网络层设置于耦合层下方；
馈电网络层设置有波导功分器、双层匹配台阶和馈电口；双层匹配台阶的形状为切角五边形层叠而成，包括第一层匹配台阶和第二层匹配台阶，第二层匹配台阶位于第一层匹配台阶上方位置。
在一个优选例中，每个双层匹配台阶对应于耦合层中的一个耦合腔，用于抵消馈电网络层到耦合腔转换时所引入的电抗，同时引导电磁波的传导方向。
在一个优选例中，辐射层上设置有多个谐振腔，各谐振腔上设置有四个辐射缝，四个辐射缝紧贴谐振腔的四个侧壁，电磁波将通过辐射缝辐射出去。
在一个优选例中，辐射层上设置有去耦栅，去耦栅位于相邻辐射缝之间的横向中心，用于减小相邻辐射缝间的互耦效应。
在一个优选例中，耦合层用于在接收信号时将辐射层上各个辐射缝吸收的信号耦合到馈电网络层，在发射信号时将馈电网络层中的能量耦合到辐射层。
在一个优选例中，波导功分器为E-T分支波导功分器。
在一个优选例中，波导功分器中设置有匹配隔板，用于调节波导功分器的反射损耗。
在一个优选例中，双层斜面匹配台阶的波导平板阵列天线设置有垂直于阵面的馈电口，馈电口正对处设置有第二匹配台阶，用于调节馈电口处的反射损耗，同时引导电磁波的传导方向。
在一个优选例中，当时，双层匹配台阶在耦合腔内形成台阶渐变结构，利于减小耦合腔处的反射损耗，扩展天线工作带宽；
其中，H1为第一层匹配台阶的高度，H2为第二层匹配台阶的高度，W1为第一层匹配台阶沿耦合腔窄边方向的直角边长度，W2为第二层匹配台阶沿耦合腔窄边方向的直角边长度，L1为第一层匹配台阶沿耦合腔宽边方向的直角边长度，L2为第二层匹配台阶沿耦合腔宽边方向的直角边长度。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
本申请所述的双层斜面匹配台阶的波导平板阵列天线中采用双层切角五边形的匹配台阶，当天线处于工作状态时，该双层匹配台阶的两条切边上均有较大的电流激发，其有效的阻抗匹配部分为该双层匹配台阶的棱边，是具有一定角度的倾斜渐变结构，而不是常规L缺口的两个尖端点，因此其能够在宽带范围内实现馈电网络和耦合腔之间的匹配，并且第一匹配台阶的切面对加工精度要求低，易于加工制作。
可以理解，在本实用新型范围内中，本实用新型的上述各技术特征和在下文(如实施方式和例子)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
图1是现有技术中波导平板阵列天线第一匹配台阶的俯视图；
图2是本申请实施方式中一种双层斜面匹配台阶的波导平板阵列天线的三维分层结构图；
图3是本申请实施方式中一种辐射层的正视图；
图4是本申请实施方式中一种辐射层的侧视图；
图5是本申请实施方式中一种辐射层的三维结构图；
图6是本申请实施方式中一种耦合层的正视图；
图7是本申请实施方式中一种耦合层的三维结构图；
图8是本申请实施方式中一种馈电网络层的正视图；
图9是本申请实施方式中一种馈电网络层的三维结构图；
图10是本申请实施方式中一种双层匹配台阶的俯视图；
图11是本申请实施方式中一种双层匹配台阶的侧视图。
附图标记：
耦合腔1
波导功分器2
第一匹配台阶3
辐射层4
耦合层5
馈电网络层6
去耦栅7
辐射缝8
谐振腔9
匹配隔板10
馈电口11
第二匹配台阶12
第一层匹配台阶13
第二层匹配台阶14
具体实施方式
在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
本申请实施方式涉及一种双层斜面匹配台阶的波导平板阵列天线，图2是本申请实施方式中一种双层斜面匹配台阶的波导平板阵列天线的三维分层结构图。如图2所示，该双层斜面匹配台阶的波导平板阵列天线包括：辐射层4、耦合层5和馈电网络层6，辐射层4设置于耦合层5上方，所述馈电网络层6设置于所述耦合层5下方。
图3是本申请实施方式中一种辐射层的正视图，图4是本申请实施方式中一种辐射层的侧视图，图5是本申请实施方式中一种辐射层的三维结构图。如图3至图5所示，该辐射层4上设置有谐振腔9，每个谐振腔9上设置有四个辐射缝8，用于将电磁波通过辐射缝8辐射出去。该四个辐射缝8分别紧贴谐振腔9的四个侧壁，这样可使天线辐射效率最高；
辐射层4上设置有去耦栅7，位于相邻辐射缝之间的横向中心，用于减小相邻缝隙间的互耦效应。
图6是本申请实施方式中一种耦合层的正视图，图7是本申请实施方式中一种耦合层的三维结构图，耦合层5设置在辐射层4和馈电网络层6之间，用于在天线接收信号时将辐射层4上各个辐射缝吸收的信号耦合到馈电网络层6，在天线发射信号时将馈电网络层6中的能量耦合到辐射层4，以实现对辐射缝的激励。
图8是本申请实施方式中一种馈电网络层的正视图，图9是本申请实施方式中一种馈电网络层的三维结构图，馈电网络层6设置有双层匹配台阶，分别与耦合层5中的耦合腔1一一对应，用于抵消馈电网络层6到耦合腔1转换时所引入的电抗，同时引导电磁波的传导方向。
图10是本申请实施方式中一种双层匹配台阶的俯视图；图11是本申请实施方式中一种双层匹配台阶的侧视图。该双层匹配台阶的形状为切角五边形层叠而成，包括第一层匹配台阶13和第二层匹配台阶14，第二层匹配台阶14位于第一层匹配台阶13的上方位置。
当时，所述双层匹配台阶在耦合腔内形成台阶渐变结构，利于减小耦合腔处的反射损耗，扩展天线工作带宽；
其中，H1为所述第一层匹配台阶的高度，H2为所述第二层匹配台阶的高度，W1为所述第一层匹配台阶沿耦合腔窄边方向的直角边长度，W2为所述第二层匹配台阶沿耦合腔窄边方向的直角边长度，L1为所述第一层匹配台阶沿耦合腔宽边方向的直角边长度，L2为所述第二层匹配台阶沿耦合腔宽边方向的直角边长度。
在一个实施例中，馈电网络层6设置有波导功分器2，为E-T分支波导功分器，分支波导在主波导的宽壁上，波导功分器2中设置有匹配隔板10，用于调节波导功分器2的反射损耗。
在一个实施例中，所述斜面匹配台阶的波导平板阵列天线设置有垂直于阵面的馈电口11，馈电口11正对处设置有第二匹配台阶12，用于调节馈电口处11的反射损耗，同时引导电磁波的传导方向。
需要说明的是，在本申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种双层斜面匹配台阶的波导平板阵列天线，其特征在于，包括：辐射层、耦合层和馈电网络层，所述辐射层设置于所述耦合层上方，所述馈电网络层设置于所述耦合层下方；
所述馈电网络层设置有波导功分器、双层匹配台阶和馈电口；所述双层匹配台阶的形状为切角五边形层叠而成，包括第一层匹配台阶和第二层匹配台阶，所述第二层匹配台阶位于所述第一层匹配台阶上方位置。
2.根据权利要求1所述的双层斜面匹配台阶的波导平板阵列天线，其特征在于，每个所述双层匹配台阶对应于耦合层中的一个耦合腔，用于抵消馈电网络层到耦合腔转换时所引入的电抗，同时引导电磁波的传导方向。
3.根据权利要求1所述的双层斜面匹配台阶的波导平板阵列天线，其特征在于，所述辐射层上设置有多个谐振腔，各谐振腔上设置有四个辐射缝，所述四个辐射缝紧贴谐振腔的四个侧壁，电磁波将通过所述辐射缝辐射出去。
4.根据权利要求1所述的双层斜面匹配台阶的波导平板阵列天线，其特征在于，所述辐射层上设置有去耦栅，所述去耦栅位于相邻辐射缝之间的横向中心，用于减小相邻辐射缝间的互耦效应。
5.根据权利要求1所述的双层斜面匹配台阶的波导平板阵列天线，其特征在于，所述耦合层用于在接收信号时将所述辐射层上各个辐射缝吸收的信号耦合到所述馈电网络层，在发射信号时将所述馈电网络层中的能量耦合到所述辐射层。
6.根据权利要求1所述的双层斜面匹配台阶的波导平板阵列天线，其特征在于，所述波导功分器为E-T分支波导功分器。
7.根据权利要求1所述的双层斜面匹配台阶的波导平板阵列天线，其特征在于，所述波导功分器中设置有匹配隔板，用于调节所述波导功分器的反射损耗。
8.根据权利要求1所述的双层斜面匹配台阶的波导平板阵列天线，其特征在于，所述双层斜面匹配台阶的波导平板阵列天线设置有垂直于阵面的馈电口，所述馈电口正对处设置有第二匹配台阶，用于调节馈电口处的反射损耗，同时引导电磁波的传导方向。
9.根据权利要求1所述的双层斜面匹配台阶的波导平板阵列天线，其特征在于，当 时，所述双层匹配台阶在耦合腔内形成台阶渐变结构，利于减小耦合腔处的反射损耗，扩展天线工作带宽；
其中，H1为所述第一层匹配台阶的高度，H2为所述第二层匹配台阶的高度，W1为所述第一层匹配台阶沿耦合腔窄边方向的直角边长度，W2为所述第二层匹配台阶沿耦合腔窄边方向的直角边长度，L1为所述第一层匹配台阶沿耦合腔宽边方向的直角边长度，L2为所述第二层匹配台阶沿耦合腔宽边方向的直角边长度。
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Cited By (1)
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| CN110649372A (zh) * | 2019-09-09 | 2020-01-03 | 北京交通大学 | 低剖面平面型双反射面天线 |
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