集成內校正通道的開口脊波導陣列天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及相控陣天線技術領域，尤其涉及一種集成內校正通道的開口脊波導陣列天線，具體是一種寬頻帶、二維寬角掃描、小體積、高集成度且具有內校正功能的平面陣列天線。
[0002]本發明可用于發射、接收無線電波，應用場景廣泛。在軍事方面，可用作寬帶寬掃的相控陣雷達系統的終端天線；在民用方面，可作為微波通信的中繼天線等。
【背景技術】
[0003]隨著相控陣雷達和通信系統的快速發展，對相控陣天線性能的要求越來越高。特別是基于機載、無人機載、彈載和星載等平臺的相控陣雷達，除了要求相控陣天線具有寬頻帶、寬角掃描、高效率的性能，還要求天線具有小體積、輕重量和高集成度的特點。開口波導天線由于具有結構緊湊、體積小、機械強度好、可靠性高等優點，并且在波導內腔加載饋電單脊或雙脊可以擴展工作帶寬，同時縮小腔體尺寸，減輕重量，因此成為上述相控陣雷達天線的優選方案。
[0004]由于器件不一致性、制造公差、裝配誤差等多種原因，相控陣天線系統的各通道之間必然存在幅度和相位誤差，所以需要對各通道的幅相分布進行校正補償，使整個相控陣天線系統達到設計要求的最佳技術狀態。因此，校正是相控陣天線不可或缺的重要功能。而在雷達工作時，為確保相控陣天線性能的可靠性和穩定性，還需要對相控陣天線系統進行必要的實時校正，這就要求相控陣天線具有內校正功能。
[0005]然而，對于寬帶寬角掃描的平面天線陣列，受最大掃描角方向圖不出現柵瓣的限制，要求天線單元之間的距離很小。特別是對于工作在較高頻段、二維大角度掃描，例如工作在Ku頻段、二維掃描范圍±60°的天線陣列，其單元間距僅為幾個毫米。這么小的單元間距對相控陣天線的設計集成度提出了很高的要求，而在小單元間距天線中集成內校正通道更成為相控陣天線設計和加工的難點。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是為了解決現有技術中小單元間距天線中集成內校正通道困難的缺陷，提供一種集成內校正通道的開口脊波導陣列天線來解決上述問題。
[0007]本發明是通過以下技術方案來實現上述技術目的:
[0008]集成內校正通道的開口脊波導陣列天線，所述開口脊波導陣列天線包括:nXm個開口脊波導天線單元、n/2條校正波導；橫向每行由η個開口脊波導天線單元組成，縱向每列由m個開口脊波導天線單元組成；n、m均為自然數；
[0009]其中，所述開口脊波導天線單元包括:矩形的開口波導、設置在開口波導橫向的兩側內壁中心線處的兩個方形脊、設置在其中一個方形脊下部的過渡匹配段、設置在開口波導底部的饋電同軸連接器；所述過渡匹配段連接所述饋電同軸連接器和所述其中一個方形脊；所述饋電同軸連接器的縱軸方向和所述開口波導的傳輸軸方向一致；
[0010]所述一條校正波導內腔設置校正波導脊和2個校正同軸連接器；所述2個校正同軸連接器分別設置在一條校正波導的兩端；所述2個校正同軸連接器的縱軸方向和所述開口波導的傳輸軸方向一致；
[0011]所述一條校正波導沿縱向水平設置在相鄰兩列開口脊波導天線單元的中間位置，且處于所述相鄰兩列開口脊波導天線單元的兩列饋電同軸連接器之間；相鄰兩列開口脊波導天線單元的部分底壁共同構成所述一條校正波導的頂壁；在所述相鄰兩列開口脊波導天線單元的部分底壁上分別設置一列耦合槽，使所述相鄰的兩列開口脊波導天線單元的內腔和所述一條校正波導的內腔連通，形成陣列天線的內校正通道。
[0012]進一步的，所述開口脊波導陣列天線還包括扼流槽；所述扼流槽設置在相鄰兩個開口脊波導天線單元之間的公共壁上部。
[0013]進一步的所述過渡匹配段為漸變的階梯狀結構。
[0014]本發明與現有技術相比具有以下有益效果:
[0015]本發明所述開口脊波導陣列天線采用包含漸變階梯狀過渡匹配段的方形脊，同時充分壓縮開口波導的截面尺寸，實現了寬頻帶、二維寬角掃描的工作性能；并將連接器偏離中心設置，在開口脊波導底部設置耦合槽以及校正波導，在小單元間距天線中集成了內校正通道，使其具有了內校正功能，實現了高集成度設計；同時還具有結構緊湊、體積小、重量輕、機械強度好、可靠性高的優點，特別是其集成度高，可以有效提高平臺利用率，適合作為機載、無人機載、彈載和星載等平臺的相控陣天線。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明實施例集成內校正通道的開口脊波導天線單元的組成結構圖；
[0017]圖2為本發明實施例集成內校正通道的開口脊波導天線單元的主視圖；
[0018]圖3為本發明實施例集成內校正通道的開口脊波導天線單元的側視圖；
[0019]圖4為本發明實施例集成內校正通道的開口脊波導天線單元的俯視圖；
[0020]圖5為本發明實施例開口脊波導天線單元的駐波曲線；
[0021]圖6為本發明實施例集成內校正通道的開口脊波導陣列天線的組成示意圖；
[0022]圖7為本發明實施例集成內校正通道的開口脊波導陣列天線的水平向典型方向圖；
[0023]圖8為本發明實施例集成內校正通道的開口脊波導陣列天線的垂直向典型方向圖。
【具體實施方式】
[0024]為使對本發明的結構特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，用以較佳的實施例及附圖配合詳細的說明，說明如下:
[0025]本發明的集成內校正通道的開口脊波導陣列天線由nXm個開口脊波導天線單元組成，橫向每行由η個開口脊波導天線單元組成，縱向每列由m個開口脊波導天線單元組成。圖1?圖4是本發明實施例陣列天線的其中兩個相鄰的開口脊波導天線單元的組成結構圖和三視圖，開口脊波導天線單元包含以下組成部分:饋電同軸連接器1、過渡匹配段2、開口波導3、方形脊4、扼流槽5、耦合槽6、校正波導7、校正波導脊8、校正同軸連接器9。
[0026]開口波導3為矩形，為了擴展開口波導天線的工作帶寬并壓縮腔體尺寸，在開口波導3沿橫向的兩壁內側中心線處設置有兩個方形脊4，在其中一個方形脊4上設置過渡匹配段2，以連接設置在開口波導3底部的饋電同軸連接器1，饋電同軸連接器I的縱軸方向和開口波導3的傳輸軸方向一致，實現同軸線和脊波導之間基模的轉換；過渡匹配段2為階梯狀結構，通過調整方形脊4及過渡匹配段2的各階梯結構的尺寸，可以改變開口脊波導天線單元的輻射阻抗使其與空間波傳輸阻抗匹配，由于過渡匹配段2的階梯狀結構是漸變的，可以使開口脊波導天線單元的輻射阻抗變化比較平緩，從而具有寬帶工作性能。同時，在開口波導3中加載兩個方形脊4，可以大幅度地壓縮開口波導3