CN219498171U - 一种小型化宽带加脊波导天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型化宽带加脊波导天线，属于天线技术领域，包括匹配层、传输层以及馈电层；所述匹配层包括对称设置的两个过渡脊结构，过渡脊结构的宽度由底部到顶部逐步递减，本实用新型的馈电层(射频波导同轴连接器)通过多节阻抗变换台阶与非标脊波导腔体平滑过渡，通过加脊与自由空间的阻抗匹配，拓展了天线的工作带宽，并通过选择非标脊波导压缩天线口面面积，实现天线形式小型化，宽带化目的，可实现二维相扫；天线宽带加脊辐射层平滑过渡脊波导特性阻抗与自由空间的阻抗匹配，展宽工作带宽；馈电层采用多节阻抗变换台阶的底馈天线形式，馈电形式简单，方便实现大规模相控阵天线组成阵列。

Description

一种小型化宽带加脊波导天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，特别涉及一种小型化宽带加脊波导天线。

背景技术

天线是无线通信系统中电磁发射和接收的关键部件，广泛应用于各种雷达、电磁兼容、无线通信及测试领域中；随着通信技术的发展，通信系统所使用的工作频率范围越来越宽，对各种器件也提出了更加宽带化、小型化和轻量化的要求，同时天线要满足相控阵扫描要求；为了实现宽频带相扫的应用需求，天线需要小型化才能满足相扫时不出现栅瓣；然而满足小型化天线设计后，天线的工作带宽会大大降低，因此急需找到一种小型化宽带相控阵天线单元；

针对上述问题，有必要提出一种设计合理且可以有效改善上述问题的天线单元。

实用新型内容

本实用新型提供一种小型化宽带加脊波导天线，可以解决背景技术中所指出的至少一个问题。

一种小型化宽带加脊波导天线，包括匹配层、传输层以及馈电层；

所述匹配层包括对称设置的两个过渡脊结构，过渡脊结构的宽度由底部到顶部逐步递减。

较佳的，所述过渡脊结构的脊线为指数渐变曲线或线性曲线。

较佳的，所述传输层内开设有一腔体，腔体相对的两内壁上均设有中脊部，所述过渡脊结构与传输层连接的接触面的长度与中脊部的长度相同，所述过渡脊结构与传输层连接的接触面的宽度为中脊部的宽度与传输层的壁厚之和。

较佳的，所述馈电层的底部连接有射频接插件，所述射频接插件采用SMP或SSMP或SSSMP的接插件形式。

较佳的，所述馈电层内开设有一腔体，腔体内壁上设有脊波导结、阻抗变换台阶以及馈电过渡矩形台阶；馈电过渡矩形台阶位于阻抗变换台阶的底端；

所述脊波导结与传输层内的中脊部等长等宽。

较佳的，所述射频接插件内导体与馈电层的中间形成一L型空气腔。

较佳的，所述阻抗变换台阶为三级1/4阻抗变换台阶。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的馈电层(射频波导同轴连接器)通过多节阻抗变换台阶与非标脊波导腔体平滑过渡，通过加脊与自由空间的阻抗匹配，拓展了天线的工作带宽，并通过选择非标脊波导压缩天线口面面积，实现天线形式小型化，宽带化目的，可实现二维相扫；天线宽带加脊辐射层平滑过渡脊波导特性阻抗与自由空间的阻抗匹配，展宽工作带宽；馈电层采用多节阻抗变换台阶的底馈天线形式，馈电形式简单，方便实现大规模相控阵天线组成阵列。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的局部剖视图；

图3为本实用新型的传输层的剖视图。

附图标记说明：

100-匹配层，110-传输层，111-中脊部，120-馈电层，121-脊波导结，122-阻抗变换台阶，123-馈电过渡矩形台阶，124-射频接插件。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1至图3所示，本实用新型实施例提供的一种小型化宽带加脊波导天线，包括：

匹配层100、传输层110以及馈电层120，匹配层100为过渡脊结构，传输层110为非标脊波导，馈电层120为射频波导同轴连接器；其中，匹配层通过过渡脊结构实现与自由空间的阻抗匹配，拓展了天线的工作带宽；

如图1所示，匹配层100与传输层110以及传输层110与馈电层120之间通过真空焊接的方式进行连接；

匹配层100为两个对称设置的过渡脊结构，过渡脊结构的脊线为指数渐变曲线或线性曲线，即两个过渡脊结构相对的两个面均为斜面或曲面，另外为了便于加工，过渡脊结构的顶端进行了削平倒角处理；

传输层110为压缩尺寸的脊波导，由于天线要相控阵相扫，一般尺寸需要小型化，脊波导具有更低的截止频率，更宽的单模工作带宽，在实现工作带宽的情况下，适当减小脊波导的截面尺寸；

如图1和图3所示，传输层110内开设有一腔体，腔体相对的两内壁上均设有中脊部111，过渡脊结构与传输层110连接的接触面的长度与中脊部111的长度相同(即图3中的x)，所述过渡脊结构与传输层110连接的接触面的宽度为中脊部111的宽度(即图3中的y)与传输层110的壁厚(即图3中的z)之和；

非标脊波导腔外轮廓尺寸为方形，其脊波导尺寸为低频0.4～0.5倍的自由空间波长，X～K波段标准波导的长边尺寸大于低频0.61倍的自由空间波波长，天线尺寸小型化便于实现相控阵天线二维宽角相扫；

非标脊波导腔的尺寸受限于工作带宽和金加工精度，在保证工作带宽的基础上，将天线口径减小到低频0.4～0.5倍的自由空间波长，可实现天线整个频段45°～60°宽角相扫；

馈电层120是实现天线辐射的馈电结构，传输层110的特性阻抗一般在200Ω到300Ω，天线输入口的射频接插件标准为50Ω，馈电层120为宽带加脊波导天线实现与射频接插件标准阻抗的过渡匹配；

馈电层120内开设有一腔体，腔体内壁上设有脊波导结121、阻抗变换台阶122以及馈电过渡矩形台阶123；馈电过渡矩形台阶123位于阻抗变换台阶122的底端；脊波导结121与传输层110内的中脊部等长等宽(横截面相同)；

阻抗变换台阶122以及馈电过渡矩形台阶123为一体结构，且位于脊波导结121的对面，其中阻抗变换台阶122为三级1/4阻抗变换台阶；

馈电层120的底部连接有射频接插件124，射频接插件124内导体与馈电层120的中间形成一个“L”型空气腔结构，通过调节射频接插件124内导体与馈电过渡矩形台阶123之间的空气腔实现一定程度的阻抗匹配调节；

射频波导同轴连接器(馈电层120)的射频接插件124内导体与阻抗变换台阶122连接；

馈电层120一侧加脊尺寸与上面的非标脊波导腔体脊尺寸相同，另一侧阻抗变换台阶122由靠近底部脊到连接非标脊波导腔体脊的脊高依次降低，在与非标脊波导腔体连接地方脊高仍然为一个阶梯过渡；

根据所设计的天线频段，一般加脊波导天线的应用在X波段以上,可单独覆盖X/Ku/K的某一整波段，天线相对带宽范围为37.8％～42.8％，射频连接器随着频率的升高射频接插件124可选择SMP、SSMP甚至SSSMP，本实施例使用的射频接插件为带螺纹的SMP-K。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种小型化宽带加脊波导天线，其特征在于，包括匹配层、传输层以及馈电层；

所述匹配层包括对称设置的两个过渡脊结构，过渡脊结构的宽度由底部到顶部逐步递减；

所述传输层内开设有一腔体，腔体相对的两内壁上均设有中脊部，所述过渡脊结构与传输层连接的接触面的长度与中脊部的长度相同，所述过渡脊结构与传输层连接的接触面的宽度为中脊部的宽度与传输层的壁厚之和。

2.如权利要求1所述的一种小型化宽带加脊波导天线，其特征在于，所述过渡脊结构的脊线为指数渐变曲线或线性曲线。

3.如权利要求1所述的一种小型化宽带加脊波导天线，其特征在于，所述馈电层的底部连接有射频接插件，所述射频接插件采用SMP或SSMP或SSSMP的接插件形式。

4.如权利要求1或3所述的一种小型化宽带加脊波导天线，其特征在于，所述馈电层内开设有一腔体，腔体内壁上设有脊波导结、阻抗变换台阶以及馈电过渡矩形台阶；馈电过渡矩形台阶位于阻抗变换台阶的底端；

所述脊波导结与传输层内的中脊部等长等宽。

5.如权利要求3所述的一种小型化宽带加脊波导天线，其特征在于，所述射频接插件内导体与馈电层的中间形成一L型空气腔。

6.如权利要求4所述的一种小型化宽带加脊波导天线，其特征在于，所述阻抗变换台阶为三级1/4阻抗变换台阶。