機械中心饋電的脊波導平板陣列天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于衛星通信和微波通信平板天線的技術領域，具體涉及一種機械中心饋電的脊波導平板陣列天線。
【背景技術】
[0002]與傳統常用的普通反射面天線相比，波導平板陣列天線機械強度高、天線結構緊湊，不會因為有饋源照射產生相應的不必要能量損耗，沒有饋源遮擋輻射口徑。在應用于高速運動載體方面，波導平板陣列天線有著體積小、厚度低的特點，同時便于和載體共性的特性使得天線對空氣阻力或者是水的阻力適應性好，不容易受到損傷，有效減小了天線故障概率，延長天線的使用壽命。與微帶平板陣列天線相比，波導平板陣列天線功率容量高、損耗小。因此被廣泛應用于偵查、預警和對抗雷達，機載和導彈天線、車載衛星接收天線、衛星通信和微波通信系統等領域。
[0003]現有的波導平板陣列天線輻射層上多設置有去耦柵，以減小相鄰輻射縫間的耦合干擾，但水平和垂直方向結構的不對稱性及輻射縫間的互耦會影響天線方向圖的不圓度，不適合應用于對天線方向圖不圓度要求較高的場合。另外現有波導平板陣列天線帶寬受到單元數的限制，單元數越多則帶寬越窄，不能滿足一些有高增益、寬帶寬要求的應用。并且現有的波導平板陣列天線饋電口多位于天線陣列一側，在應用于其它系統時，需針對其饋口的位置設計支撐及連接結構，不便于系統設計更改和其它天線的替換。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種機械中心饋電的脊波導平板陣列天線。
[0005]為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的:
本發明實施例提供一種機械中心饋電的脊波導平板陣列天線，該脊波導平板陣列天線包括依次重疊設置的柵格層、輻射層、耦合層、饋電網絡層、中心饋電層；所述中心饋電層機械中心設置有垂直于陣面的用于信號輸入輸出的波導口 ；所述饋電網絡層由單脊波導組成，所述饋電網絡層上的脊波導功分器各分支的窄邊中心設置有脊。
[0006]上述方案中，所述柵格層設置有矩形柵格，所述矩形柵格的水平和垂直方向的去耦柵高度相等，且水平和垂直方向的去耦柵分別位于相鄰輻射縫間的中心。
[0007]上述方案中，所述輻射層設置有輻射縫、諧振腔，每個諧振腔上對應有四個輻射縫，所述四個輻射縫均緊貼諧振腔的四個側壁。
[0008]上述方案中，所述耦合層設置有耦合腔，每一耦合腔對應一個諧振腔。
[0009]上述方案中，所述饋電網絡層設置有匹配臺階，每一個匹配臺階對應于耦合層中的一個耦合腔；所述脊波導功分器為E-T分支波導功分器，分支波導在主波導的寬壁上，同時設置有用于調節波導功分器反射損耗的匹配隔板。
[0010]上述方案中，所述饋電網絡層設置有脊波導到矩形波導的四分之一波長階梯轉換器。
[0011]上述方案中，所述機械中心饋電的波導平板陣列天線上設置有波導彎頭，所述波導彎頭設置有兩個對稱的方形匹配塊。
[0012]上述方案中，所述中心饋電層設置有垂直于陣面的饋電口，所述饋電口正對處設置有匹配臺階。
[0013]與現有技術相比，本發明的有益效果:
第一、采用矩形柵格減小相鄰縫隙間的互耦。
[0014]第二、采用矩形柵格改善天線方向圖的不圓度。
[0015]第三、輻射縫緊貼諧振腔側壁，且每個諧振腔對應有四個輻射縫，可使天線輻射效率最高。
[0016]第四、采用脊波導功分網絡，可有效擴展天線駐波帶寬。
[0017]第五、采用波導彎頭及垂直于陣面的饋電口，實現平板陣列天線的機械中心饋電。
[0018]第六、天線采用分層設計、易于批量加工制造。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明實施例提供一種機械中心饋電的脊波導平板陣列天線的天線示意圖；
圖2是本發明實施例提供一種機械中心饋電的脊波導平板陣列天線的柵格層結構示意圖；
圖3是本發明實施例提供一種機械中心饋電的脊波導平板陣列天線的輻射層結構示意圖；
圖4是本發明實施例提供一種機械中心饋電的脊波導平板陣列天線的輻射層的諧振腔結構示意圖；
圖5是本發明實施例提供一種機械中心饋電的脊波導平板陣列天線的耦合層結構示意圖；
圖6是本發明實施例提供一種機械中心饋電的脊波導平板陣列天線的饋電網絡層結構示意圖；
圖7是本發明實施例提供一種機械中心饋電的脊波導平板陣列天線的波導彎頭示意圖；
圖8是本發明實施例提供一種機械中心饋電的脊波導平板陣列天線的中心饋電層結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0021]本發明實施例提供一種機械中心饋電的脊波導平板陣列天線，如圖1-7所示，該脊波導平板陣列天線包括依次重疊設置的柵格層101、輻射層102、耦合層103、饋電網絡層104、中心饋電層105 ;所述中心饋電層105中心設置有用于信號輸入輸出的波導口 106 ;所述饋電網絡層104由單脊波導組成，所述饋電網絡層103上的波導功分器503各分支的窄邊中心設置有脊501，所述脊501用于改善功分器的駐波帶寬； 所述機械中心饋電的脊波導平板陣列天線基板材料可以選用鋁合金，也可以在上述鋁合金上涂鍍其它金屬材料，如銅、銀、金，或者采用合成樹脂注射成型并涂布傳導性金屬的方式加工制作。
[0022]本發明通過引入柵格層、中心饋電層、采用脊波導功分網絡的設計，并成功與其它結構層相結合，達到實現提高天線方向圖不圓度、改善天線駐波帶寬、實現天線機械中心饋電的目的。
[0023]所述柵格層101由矩形柵格201組成，所述矩形柵格201的水平和垂直方向的去耦柵高度相等，用以減小輻射縫間的相互耦合，且水平和垂直方向的去耦柵分別位于相鄰輻射縫間的中心；水平方向和垂直方向的去耦柵寬度不一致，通過優化寬度的大小，并通過線切割工藝減小直角處的倒角半徑，可以改善天線方向圖的不圓度；若將天線工作頻段內高頻對應的電磁波空間自由波長設為λ min，低頻對應的電磁波空間自由波長設為λ max,則所述去耦柵寬度小于等于輻射縫間距d的二分之一，高度大于等于1/10 λ max ο
[0024]所述輻射層102設置有輻射縫301、諧振腔302，每個諧振腔302上對應有四個輻射縫301，所述四個輻射縫301均緊貼諧振腔302的四個側壁，這樣能夠使天線輻射效率最高。所述輻射縫301長度L約為1/2 λ max，寬度W約為1/10 λ max。且相鄰輻射縫301橫向間距dl等于縱向間距d2，大小均為d。
[0025]所述耦合層103設置有耦合腔401，每一耦合腔401對應一個諧振腔302。所述耦合腔401的寬度等于中心饋電層105中饋電波導口窄邊長度b，長度等于寬邊長度a。
[0026]所述饋電網絡層104設置有匹配臺階502，每一個匹配臺階502對應于耦合層103中的一個耦合腔401，用于抵消饋電網絡層103到耦合腔401轉換時所引入的電抗，同時引導電磁波的傳導方向；同時設置有波導功分器503，所述波導功分器503為E-T分支波導功分器，分支波導在主波導的寬壁上，同時設置有用于調節波導功分器503反射損耗的匹配隔板504。
[0027]所述饋電網絡層104設置有脊波導到矩形波導的四分之一波長階梯轉換器505，以達到脊波導到矩形波導反射較小的平穩過渡。
[0028]所述機械中心饋電的波導平板陣列天線上設置有波導彎頭601，所述波導彎頭601設置有兩個對稱的方形匹配塊602，用于調節波導彎頭的反射損耗。
[0029]所述中心饋電層105設置有垂直于陣面的饋電口 106，以實現陣列天線的中心饋電；所述饋電口 106正對處設置有匹配臺階701，用于調節饋電口處的反射損耗，同時引導電磁波的傳導方向。
[0030]采用本實施方式的機械中心饋電的脊波導平板陣列天線設置有柵格層，利于減小輻射縫間的相互耦合，改善天線方向圖的不圓度；并采用脊波導功分網絡，利于擴展天線的駐波帶寬；饋電口位于天線陣面的機械中心，易于應用系統更改和其它天線替換；同時采用分層設計，易于批量加工制造，可用于衛星通信和微波通信系統等領域。
[0031]以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種機械中心饋電的脊波導平板陣列天線，其特征在于，該脊波導平板陣列天線包括依次重疊設置的柵格層(101)、輻射層(102)、耦合層(103)、饋電網絡層(104)、中心饋電層(105);所述中心饋電層(105)機械中心設置有垂直于陣面的用于信號輸入輸出的波導口(106);所述饋電網絡層(104)由單脊波導組成，所述饋電網絡層(104)上的脊波導功分器(503)各分支的窄邊中心設置有脊(501)。2.根據權利要求1所述的機械中心饋電的脊波導平板陣列天線，其特征在于:所述柵格層(101)設置有矩形柵格(201)，所述矩形柵格(201)的水平和垂直方向的去耦柵高度相等，且水平和垂直方向的去耦柵分別位于相鄰輻射縫間的中心。3.根據權利要求1或2所述的機械中心饋電的脊波導平板陣列天線，其特征在于:所述輻射層(102 )設置有輻射縫(301 )、諧振腔(302 )，每個諧振腔(302 )上對應有四個輻射縫(301)，所述四個輻射縫(301)均緊貼諧振腔(302)的四個側壁。4.根據權利要求3所述的機械中心饋電的脊波導平板陣列天線，其特征在于:所述耦合層(103 )設置有耦合腔(401)，每一耦合腔(401)對應一個諧振腔(302 )。5.根據權利要求4所述的機械中心饋電的脊波導平板陣列天線，其特征在于:所述饋電網絡層(104)設置有匹配臺階(502)，每一個匹配臺階(502)對應于耦合層(102)中的一個親合腔(401);所述脊波導功分器(503)為E-T分支波導功分器，分支波導在主波導的寬壁上，同時設置有用于調節波導功分器(503)反射損耗的匹配隔板(504)。6.根據權利要求5所述的機械中心饋電的脊波導平板陣列天線，其特征在于:所述饋電網絡層(104)設置有脊波導到矩形波導的四分之一波長階梯轉換器(505)。7.根據權利要求6所述的機械中心饋電的脊波導平板陣列天線，其特征在于:所述機械中心饋電的波導平板陣列天線上設置有波導彎頭(601)，所述波導彎頭(601)設置有兩個對稱的方形匹配塊(602 )。8.根據權利要求7所述的機械中心饋電的脊波導平板陣列天線，其特征在于:所述中心饋電層(105 )設置有垂直于陣面的饋電口( 106 )，所述饋電口( 106 )正對處設置有匹配臺階(701)。
【專利摘要】本發明公開了一種機械中心饋電的脊波導平板陣列天線，該脊波導平板陣列天線包括依次重疊設置的柵格層、輻射層、耦合層、饋電網絡層、中心饋電層；所述中心饋電層機械中心設置有垂直于天線陣面用于信號輸入輸出的饋電口；所述饋電網絡層由單脊波導組成，所述饋電網絡層上的脊波導功分器各分支的窄邊中心設置有脊。本發明通過引入柵格層、中心饋電層、采用脊波導功分網絡的設計，并成功與其它結構層相結合，達到實現提高天線方向圖不圓度、改善天線駐波帶寬、實現天線機械中心饋電的目的。
【IPC分類】H01Q21/00, H01Q1/12, H01Q9/04
【公開號】CN105098366
【申請號】CN201510569602
【發明人】張小磊, 王孟
【申請人】西安三維通信有限責任公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年9月9日