寬帶圓極化波導縫隙天線及天線陣列的制作方法

本發明涉及天線，具體來說是一種寬帶圓極化波導縫隙天線及天線陣列。

背景技術：

1、現有的圓極化天線以微帶天線為主，其形式有微帶貼片天線，微帶縫隙天線等。這些天線又可以根據饋電網絡和排列形式進行多種組合，從而易于實現圓極化。學者們提出了許多實現圓極化的方式，并且優化了阻抗和軸比帶寬。另外，因其具有剖面低、重量輕、易于共形等特點而被廣泛應用。但是，微帶天線本身仍具有功率容量小，輻射效率低、環境適應性較差以及對于介質材料要求較高等缺點。以印刷振子、磁電偶極子為單元組合構成的圓極化天線可以獲得較大的工作帶寬，但其結構上較為復雜、加工成本較高、并且與微帶圓極化天線類似，因存在介質損耗和饋線損耗等因素，影響了天線效率。

2、從傳輸線結構來說，金屬類波導和同軸結構具有低損耗優勢。波導縫隙天線采用集中式饋電結構，具有結構簡單，加工容易，結構強度高，高效率和功率容量大等優點，基于這些優點，波導縫隙天線在雷達領域得到廣泛應用。目前關于波導縫隙天線的研究多為線極化天線，要實現圓極化的波導縫隙天線，通常分為以下幾種：第一種，可以通過使縫隙波導在行波中產生兩種極化分量且兩種極化分量具有90°的相位差。第二種，在線極化的基礎上引入圓極化器使天線輻射圓極化波。第三種，通過縫隙形狀和空間距離形成兩種不同極化90°的相位差。其中行波陣屬于頻率掃描天線，波束具有色散特性；引入圓極化器則增加了天線結構的復雜度，且通常工作帶寬較窄，，無法滿足日益增長的通信容量要求。

技術實現思路

1、本發明所要解決的技術問題在于如何基于簡答的結構設計，實現良好的寬頻帶，便于單獨組成大型平面陣的圓極化波導縫隙天線。

2、本發明通過以下技術手段實現解決上述技術問題的：

3、寬帶圓極化波導縫隙天線，包括波導管本體，在所述波導管本體的a側面設有平行的兩排靠背波導壁；同排的靠背波導壁間隔設置；每個靠背波導壁遠離a側面的b側面上均開設有傾斜縫隙；所述a側面位于同排兩個靠背波導壁之間開設有一個彎折縫隙，所述彎折縫隙包括輻射部分lf1和非輻射部分lf2；同排上的彎折縫隙與傾斜縫隙間隔設置；兩排傾斜縫隙的傾斜方向一致；兩排彎折縫隙的相鄰兩個彎折縫隙為以lf2部分端部為中心旋轉180°對稱設置；兩排彎折縫隙的中心和兩排傾斜縫隙的中心處于波導管本體與靠背波導壁形成的l形的同一截面內。

4、進一步的，彎折縫隙包括平行于a側面長度方向的lf2部分和正交于傾斜縫隙的lf1兩個部分，其中lf2部分不切割波導表面電流，不產生輻射，即為非輻射部分；lf1部分切割表面電流，與傾斜縫隙形成正交極化，即為輻射部分。

5、進一步的，同排所述傾斜縫隙等間隔設置。

6、進一步的，波導縫隙天線為中心饋電，在波導管本體中心采用凹槽6分隔兩側電場，使兩側電場對稱分布。

7、進一步的，所述傾斜縫隙的傾斜角傾斜角根據需要進行調整。

8、進一步的，所述傾斜縫隙和彎折縫隙的長度為0.5波長。

9、進一步的，所述靠背波導壁的高度為1/4波長，波導管斷面的高度為小于0.2波長，波導管斷面的長度小于0.7波長。

10、進一步的，所述波導管本體以及靠背波導壁為金屬材質或表面鍍金屬的復合材料。

11、進一步的，所述波導管本體與靠背波導壁一體成型。

12、本發明還提供一種應用了上述天線的天線陣列。

13、本發明的優點在于：

14、1、天線對靠背波導壁的寬度以及傾斜縫隙的傾斜角沒有嚴格要求。可根據實際情況在一定范圍內自由設定縫隙傾斜角θ，并使彎折縫隙lf1部分與其呈90°夾角，通過對彎折縫隙lf1和lf2兩個部分的長度進行調整實現兩個正交極化等幅，天線設計流程簡單且自由度高。

15、2、通過傾斜縫隙和彎折縫隙的1/4波長的高度差，激勵出兩種幅度相等、相位差90度的正交模式，在空間合成圓極化輻射波，在較寬頻帶內的實現了阻抗匹配和良好軸比特性；

16、3、本發明采用全金屬波導一體化加工，損耗低，結構穩定，易于實現高輻射效率，且具有圓極化特性，可接收到任意極化的電磁波。適用于機載、星載等對天線穩定性要求苛刻的平臺。

技術特征：

1.寬帶圓極化波導縫隙天線，包括波導管本體，在所述波導管本體的a側面設有平行的兩排靠背波導壁；同排的靠背波導壁間隔設置；其特征在于，每個靠背波導壁遠離a側面的b側面上均開設有傾斜縫隙；所述a側面位于同排兩個靠背波導壁之間開設有一個彎折縫隙，所述彎折縫隙包括輻射部分lf1和非輻射部分lf2；同排上的彎折縫隙與傾斜縫隙間隔設置；兩排傾斜縫隙的傾斜方向一致；兩排彎折縫隙的相鄰兩個彎折縫隙為以lf2部分端部為中心旋轉180°對稱設置；兩排彎折縫隙的中心和兩排傾斜縫隙的中心處于波導管本體與靠背波導壁形成的l形的同一截面內。

2.根據權利要求1所述的寬帶圓極化波導縫隙天線，其特征在于，彎折縫隙包括平行于a側面長度方向的lf2部分和正交于傾斜縫隙的lf1兩個部分，其中lf2部分不切割波導表面電流，不產生輻射，即為非輻射部分；lf1部分切割表面電流，與傾斜縫隙形成正交極化，即為輻射部分。

3.根據權利要求1所述的寬帶圓極化波導縫隙天線，其特征在于，同排所述傾斜縫隙等間隔設置。

4.根據權利要求1所述的寬帶圓極化波導縫隙天線，其特征在于，波導縫隙天線為中心饋電，在波導管本體中心采用凹槽6分隔兩側電場，使兩側電場對稱分布。

5.根據權利要求1至4任一所述的寬帶圓極化波導縫隙天線，其特征在于，所述傾斜縫隙的傾斜角根據需要進行調整。

6.根據權利要求1至4任一所述的寬帶圓極化波導縫隙天線，其特征在于，所述傾斜縫隙和彎折縫隙的長度為0.5波長。

7.根據權利要求1至4任一所述的寬帶圓極化波導縫隙天線，其特征在于，所述靠背波導壁的高度為1/4波長，波導管斷面的高度為小于0.2波長，波導管斷面的長度小于0.7波長。

8.根據權利要求1至4任一所述的寬帶圓極化波導縫隙天線，其特征在于，所述波導管本體以及靠背波導壁為金屬材質或表面鍍金屬的復合材料。

9.根據權利要求1至4任一所述的寬帶圓極化波導縫隙天線，其特征在于，所述波導管本體與靠背波導壁一體成型。

10.一種包括權利要求1至8任一所述波導縫隙天線的天線陣列。

技術總結
本發明提供一種寬帶圓極化波導縫隙天線及天線陣列，波導縫隙天線包括波導管本體，在波導管本體的A側面設有平行的兩排靠背波導壁；同排的靠背波導壁間隔設置；其特征在于，每個靠背波導壁遠離A側面的B側面上均開設有傾斜縫隙；A側面位于同排兩個靠背波導壁之間開設有一個彎折縫隙，彎折縫隙包括輻射部分Lf1和非輻射部分Lf2；同排上的彎折縫隙與傾斜縫隙間隔設置；兩排傾斜縫隙的傾斜方向一致；兩排彎折縫隙的相鄰兩個彎折縫隙為以Lf2部分端部為中心旋轉180°對稱設置；兩排彎折縫隙的中心和兩排傾斜縫隙的中心處于波導管本體與靠背波導壁形成的L形的同一截面內。本發明天線對靠背波導壁的寬度以及傾斜縫隙的傾斜角沒有嚴格要求。可根據實際情況在一定范圍內自由設定縫隙傾斜角θ，并使彎折縫隙Lf1部分與其呈90°夾角，通過對彎折縫隙Lf1和Lf2兩個部分的長度進行調整實現兩個正交極化等幅，天線設計流程簡單且自由度高。

技術研發人員：汪偉,唐祥福,羅彥彬,張洪濤,孫遠濤,王小宇,倪弘利,王爍
受保護的技術使用者：中國電子科技集團公司第三十八研究所
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21