寬帶單腔波導(dǎo)縫隙諧振天線制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及寬帶單腔波導(dǎo)縫隙諧振天線。包括橫截面為矩形的金屬波導(dǎo)管，金屬波導(dǎo)管的寬邊沿長(zhǎng)度方向的中心線兩側(cè)均布交錯(cuò)排列設(shè)有輻射縫，寬邊上還均布設(shè)有兩對(duì)以上的加載縫；每對(duì)加載縫以金屬波導(dǎo)管長(zhǎng)度方向的中心線對(duì)稱，且分別位于金屬波導(dǎo)管的寬邊兩側(cè)的邊緣；金屬波導(dǎo)管內(nèi)中部設(shè)有饋電匹配塊，饋電匹配塊連接著同軸連接器，同軸連接器通過(guò)饋電匹配塊給金屬波導(dǎo)管進(jìn)行饋電。本發(fā)明專利技術(shù)通過(guò)增設(shè)加載縫，增強(qiáng)波導(dǎo)縫隙諧振天線的工作帶寬，減輕天線重量，降低天線剖面高度；通過(guò)增設(shè)饋電匹配塊，增加天線工作的駐抗帶寬；本發(fā)明專利技術(shù)易于沿同一方向平移形成平面陣列天線，通過(guò)與T/R組件相連，輔以電源、波控和安裝結(jié)構(gòu)件等可以形成寬帶有源相控陣天線。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
寬帶單腔波導(dǎo)縫隙諧振天線
本專利技術(shù)屬于波導(dǎo)縫隙天線
，具體是一種寬帶單腔波導(dǎo)縫隙諧振天線。本專利技術(shù)既可用于接收、也可用于發(fā)射無(wú)線電波。在軍事方面，可用作雷達(dá)系統(tǒng)的終端天線。在民用方面，可作為通信的基站天線、衛(wèi)星地面移動(dòng)終端天線等。
技術(shù)介紹
寬帶天線在軍用和民用領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。同時(shí)，在電子設(shè)備的某些具體應(yīng)用中，還有諸如：體積、重量、損耗和掃描角的特殊要求。波導(dǎo)縫隙天線陣作為發(fā)射和接收電磁信號(hào)的天線，由于其效率高、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于雷動(dòng)和通訊領(lǐng)域。對(duì)于波導(dǎo)縫隙諧振天線來(lái)說(shuō)，帶寬受到單元數(shù)、截止波長(zhǎng)和子陣數(shù)的影響，通常，諧振單元數(shù)越多則帶寬越窄。(馬增.哈馬達(dá)拉，波導(dǎo)并聯(lián)縫隙天線陣寬帶頻率限制，國(guó)際電氣與電子工程師協(xié)會(huì)-天線與傳播學(xué)報(bào)，Vol.37,1989,pp:817-823./M.Hamadallah,Frequencylimitationsonbroad-bandperformanceofshuntslotarrays,IEEETransAntennaPropagationVol.37,1989,pp:817-823.；汪偉，齊美清，金謀平，“波導(dǎo)并聯(lián)縫隙諧振陣帶寬研究”，現(xiàn)代電子技術(shù)/增刊，2006.9，pp:178-180.；汪偉，鐘順時(shí)，齊美清，梁仙靈，背靠背脊波導(dǎo)饋電寬帶脊波導(dǎo)縫隙天線陣，微波與光技術(shù)快報(bào)，2005,45(2):102-104/WangWei,ZhongShun-Shi,QiMei-QingandLiangXian-Ling,Broadbandridgedwaveguideslotantennaarrayfedbyback-to-backridgedwaveguide,MirowaveandOpticalTech.Lett.,2005,45(2):102-104)。這些研究中，波導(dǎo)縫隙諧振陣帶寬拓展主要依賴于采用子陣設(shè)計(jì)方法，由功分器對(duì)各個(gè)子陣饋電激勵(lì)，從而達(dá)到降低單元數(shù)目的目的。這種采用子陣設(shè)計(jì)技術(shù)，采用波導(dǎo)功分器實(shí)現(xiàn)寬帶的方法，增加了天線剖面的高度，并且增加了天線的重量。總之，就目前的波導(dǎo)縫隙諧振天線而言，要拓展其工作帶寬，主要依賴于采用子陣設(shè)計(jì)的方法，采用上下層疊的波導(dǎo)功分器對(duì)各個(gè)子陣饋電。在體積、重量、加工、成本等方面具有較大的劣勢(shì)，這在諸如機(jī)載和星載電子設(shè)備應(yīng)用中尤為突出。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)旨在提供一種具有良好的寬頻帶、低交叉極化特性、特別是天線高度壓縮、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的矩形波導(dǎo)寬邊縱向直輻射縫隙天線。具體的技術(shù)解決方案如下：寬帶單腔波導(dǎo)縫隙諧振天線包括橫截面為矩形的金屬波導(dǎo)管，所述金屬波導(dǎo)管的兩端分別為第一短路端和第二短路端，金屬波導(dǎo)管的寬邊沿長(zhǎng)度方向的中心線兩側(cè)均布交錯(cuò)排列設(shè)有輻射縫；所述金屬波導(dǎo)管的寬邊還均布設(shè)有兩對(duì)以上的加載縫；每對(duì)加載縫以金屬波導(dǎo)管長(zhǎng)度方向的中心線對(duì)稱，且分別位于金屬波導(dǎo)管的寬邊兩側(cè)的邊緣；作用在于增強(qiáng)單腔波導(dǎo)縫隙諧振天線的工作帶寬；所述金屬波導(dǎo)管內(nèi)中部設(shè)有饋電匹配塊；所述饋電匹配塊為板條狀，饋電匹配塊兩端的頂部分別設(shè)有向上凸起的連接塊，通過(guò)兩端的連接塊饋電匹配塊連接著金屬波導(dǎo)管的內(nèi)腔頂面；饋電匹配塊的中間底部設(shè)有向下凸起的饋電塊，饋電塊連接著同軸連接器，同軸連接器的接線端伸至金屬波導(dǎo)管的底部外；同軸連接器通過(guò)饋電匹配塊給金屬波導(dǎo)管進(jìn)行饋電；作用在于增加單腔波導(dǎo)縫隙諧振天線工作的阻抗帶寬。所述的輻射縫的縫長(zhǎng)SL為0.5λ0，相鄰輻射縫之間的間距Ls為0.5λg0，終端輻射縫距離波導(dǎo)終端端面的距離Lsh為0.25λg0，輻射縫的縫寬為2mm，其中λg0為中心頻率波導(dǎo)波長(zhǎng)；所述加載縫的縫長(zhǎng)CSL為0.25λ0，加載縫的縫寬為2mm，其中λ0為中心頻率自由空間波長(zhǎng)；相鄰加載縫之間的間距為相鄰輻射縫之間的間距Ls的整數(shù)倍。兩根以上的寬帶單腔波導(dǎo)縫隙諧振天線并聯(lián)連接組成寬帶單腔波導(dǎo)縫隙諧振天線陣。本專利技術(shù)的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面：1、在傳統(tǒng)波導(dǎo)縫隙諧振天線上增設(shè)加載縫隙，增強(qiáng)了波導(dǎo)縫隙諧振天線的方向圖工作帶寬，方向圖工作帶寬由原來(lái)的2.6％增加到8.9％，減少了天線的重量，天線重量減少到原來(lái)的2/3，降低了天線的剖面高度，天線的剖面高度降低到原來(lái)的1/2；2、中心同軸連接器饋電的波導(dǎo)縫隙天線采用板條狀的饋電匹配塊匹配，增加了天線工作的阻抗帶寬，阻抗帶寬由原來(lái)的5.3％增加到9.5％；3、本專利技術(shù)易于沿同一方向平移形成平面陣列天線，通過(guò)與T/R組件相連，輔以電源、波控和安裝結(jié)構(gòu)件等可以形成寬帶有源相控陣天線；4、本專利技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工難度低，成本少。附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)天線立體圖。圖2為本專利技術(shù)金屬波導(dǎo)管的橫截面圖。圖3為圖1的局部剖視圖。圖4為圖3的局部放大圖。圖5為圖1的俯視圖。圖6為圖1沿長(zhǎng)度方向的剖視圖。圖7為本專利技術(shù)8×16單元天線陣示意圖。圖8為本專利技術(shù)16單元天線與傳統(tǒng)16單元波導(dǎo)縫隙諧振天線駐波比對(duì)比曲線。圖9為本專利技術(shù)16單元天線與傳統(tǒng)16單元波導(dǎo)縫隙諧振天線9.05GHz方向圖及對(duì)比曲線。圖10為本專利技術(shù)16單元天線與傳統(tǒng)16單元波導(dǎo)縫隙諧振天線9.55GHz方向圖及對(duì)比曲線。圖11為本專利技術(shù)16單元天線與傳統(tǒng)16單元波導(dǎo)縫隙諧振天線9.9GHz方向圖及對(duì)比曲線。圖12為本專利技術(shù)8×16單元天線中頻方向圖曲線。圖1-6中序號(hào)說(shuō)明：金屬波導(dǎo)管1、輻射縫2、加載縫3、第一短路端4、第二短路端5、同軸連接器6、饋電匹配塊7、連接塊71、饋電塊72。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步地說(shuō)明。實(shí)施例1本實(shí)施例的寬帶單腔波導(dǎo)縫隙諧振天線工作于X波段，工作中心頻率為f0為9.55GHz，下邊頻fL為9.05GHz，上邊頻fH為9.9GHz。中心頻率波導(dǎo)波長(zhǎng)λg0為48.6mm，中心頻率自由空間波長(zhǎng)λ0為31.4mm。參見(jiàn)圖1，寬帶單腔波導(dǎo)縫隙諧振天線包括橫截面為矩形的金屬波導(dǎo)管1，見(jiàn)圖2，金屬波導(dǎo)管1的內(nèi)腔寬度a的選擇范圍為：0≤a≤0.9λH(λH是上變頻自由空間波長(zhǎng))，本實(shí)施例a為20.4mm；內(nèi)腔高度b的選擇范圍為：0＜b≤a，本實(shí)施例優(yōu)選為：b＝8mm；金屬波導(dǎo)管1的壁厚t為1mm。金屬波導(dǎo)管1的兩端分別為第一短路端4和第二短路端5，金屬波導(dǎo)管1的寬邊(頂面)沿長(zhǎng)度方向的中心線兩側(cè)均布交錯(cuò)排列開(kāi)設(shè)有16條輻射縫2；本實(shí)施例中，輻射縫2的長(zhǎng)度SL為0.5λ0，即SL＝15.2mm，縫寬為2mm；輻射縫2距離中心線的距離Sp小于0.5a，本實(shí)施例Sp為2mm。相鄰輻射縫2之間的中心距離Ls為0.5波導(dǎo)波長(zhǎng)，即24.3mm。與短路端相鄰的輻射縫2的中心和第一短路端4或第二短路端5之間的間距Lsh為0.25波導(dǎo)波長(zhǎng)，即Lsh為12.15mm。參見(jiàn)圖5，金屬波導(dǎo)管1的寬邊還均布設(shè)有三對(duì)加載縫3，每對(duì)加載縫3以金屬波導(dǎo)管長(zhǎng)度方向的中心線對(duì)稱，且分別位于金屬波導(dǎo)管1的頂面兩側(cè)邊緣；加載縫3偏離金屬波導(dǎo)管1的縱向中心線的距離CSp小于0.5a，本實(shí)施例優(yōu)選為9mm，加載縫3的縫長(zhǎng)CSL為0.25λ0，本實(shí)施例優(yōu)選為8mm，縫寬為2mm；相鄰加載縫之間的間距為相鄰輻射縫之間的間距Ls的整數(shù)倍，本實(shí)施例優(yōu)選為97.2mm。加載縫3的作用在于增強(qiáng)單腔波導(dǎo)縫隙諧振天線的工作帶寬。參見(jiàn)圖3、圖4和圖6，金屬波導(dǎo)管1內(nèi)中部設(shè)有饋電匹配本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
寬帶單腔波導(dǎo)縫隙諧振天線，包括橫截面為矩形的金屬波導(dǎo)管，所述金屬波導(dǎo)管的兩端分別為第一短路端和第二短路端，金屬波導(dǎo)管的寬邊沿長(zhǎng)度方向的中心線兩側(cè)均布交錯(cuò)排列設(shè)有輻射縫，其特征在于：所述金屬波導(dǎo)管的寬邊還均布設(shè)有兩對(duì)以上的加載縫；每對(duì)加載縫以金屬波導(dǎo)管長(zhǎng)度方向的中心線對(duì)稱，且分別位于金屬波導(dǎo)管的寬邊兩側(cè)的邊緣；作用在于增強(qiáng)波單腔導(dǎo)縫隙諧振天線的工作帶寬；所述金屬波導(dǎo)管內(nèi)中部設(shè)有饋電匹配塊；所述饋電匹配塊為板條狀，饋電匹配塊兩端的頂部分別設(shè)有向上凸起的連接塊，通過(guò)兩端的連接塊饋電匹配塊連接著金屬波導(dǎo)管的內(nèi)腔頂面；饋電匹配塊的中間底部設(shè)有向下凸起的饋電塊，饋電塊連接著同軸連接器，同軸連接器的接線端伸至金屬波導(dǎo)管的底部外；同軸連接器通過(guò)饋電匹配塊給金屬波導(dǎo)管進(jìn)行饋電；作用在于增加單腔波導(dǎo)縫隙諧振天線工作的駐抗帶寬。

【技術(shù)特征摘要】
1.寬帶單腔波導(dǎo)縫隙諧振天線，包括橫截面為矩形的金屬波導(dǎo)管，所述金屬波導(dǎo)管的兩端分別為第一短路端和第二短路端，金屬波導(dǎo)管的寬邊沿長(zhǎng)度方向的中心線兩側(cè)均布交錯(cuò)排列設(shè)有輻射縫，其特征在于：所述金屬波導(dǎo)管的寬邊還均布設(shè)有兩對(duì)以上的加載縫；每對(duì)加載縫以金屬波導(dǎo)管長(zhǎng)度方向的中心線對(duì)稱，且分別位于金屬波導(dǎo)管的寬邊兩側(cè)的邊緣；作用在于增強(qiáng)單腔波導(dǎo)縫隙諧振天線的工作帶寬；所述金屬波導(dǎo)管內(nèi)中部設(shè)有饋電匹配塊；所述饋電匹配塊為板條狀，饋電匹配塊兩端的頂部分別設(shè)有向上凸起的連接塊，通過(guò)兩端的連接塊饋電匹配塊連接著金屬波導(dǎo)管的內(nèi)腔頂面；饋電匹配塊的中間底部設(shè)有向下凸起的饋電塊，饋電塊連接著同軸連接器，同軸連接器的接線端伸至金屬波導(dǎo)管的底部外；同軸連接器通過(guò)饋電匹配塊給金屬波導(dǎo)管進(jìn)行饋電；作用在于增加單腔波導(dǎo)縫隙諧振天線工作的阻抗帶寬。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張洪濤，汪偉，孫立春，金謀平，鄒永慶，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：安徽;34