專利名稱：脊波導(dǎo)寬邊“v”字形縫隙天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種波導(dǎo)縫隙天線，具體是一種脊波導(dǎo)寬邊“V”字形縫隙天線。本實(shí)用新型既可用于接收、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、氣象雷達(dá)天線和航空管制雷達(dá)天線等。
背景技術(shù)：
隨著應(yīng)用與需求的快速發(fā)展，為了充分利用寶貴的頻譜，雙極化天線在軍用和民用領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，因此對(duì)每種極化天線的極化純度要求提高。除此之外，電子設(shè)備在某些具體的應(yīng)用中，還有諸如體積和重量等方面的特殊要求。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、易于加工和自身強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于雷動(dòng)和通訊領(lǐng)域。波導(dǎo)縫隙天線主要包括矩形波導(dǎo)寬邊縱向偏置長(zhǎng)縫、傾斜縫，矩形波導(dǎo)窄邊傾斜縫(巴拉尼茲，現(xiàn)代天線手冊(cè)，2008)，通常在實(shí)際應(yīng)用中，波導(dǎo)寬邊縫隙天線作為垂直極化陣，而波導(dǎo)窄邊縫隙天線作為水平極化陣使用。對(duì)于波導(dǎo)寬邊縱向偏置長(zhǎng)縫天線而言，由于縫隙平行一致，可以得到非常高的極化純度；而傾斜縫天線，單根線陣情況下很難實(shí)現(xiàn)低交叉極化，因此在實(shí)際應(yīng)用中通常需要采用線陣間反相饋電激勵(lì)的方式加以抑制，這種方法，一方面需要增加移相器設(shè)備，另一方面由于不同方向存在空間相位差，在偏離側(cè)射角0=arcsin(A/2d) (A是工作頻率自由空間波長(zhǎng)，d是相鄰兩根線陣的中心距離)附近該方法完全實(shí)效，因此，很難實(shí)現(xiàn)全空間的交叉極化抑制。采用金屬膜片激勵(lì)非傾斜縫可以實(shí)現(xiàn)極高的極化純度(汪偉，鐘順時(shí)，等，極低交叉極化波導(dǎo)窄邊非傾斜縫隙天線，微波與光快報(bào)，2005，44(1): 91-93)，但是由于每個(gè)縫隙處需要成對(duì)的金屬膜片，因此帶來(lái)加工難度的增加。脊波導(dǎo)傾斜縫隙對(duì)天線可以實(shí)現(xiàn)極高的極化純度、加工工藝好(汪偉，張洪濤，等，脊波導(dǎo)傾斜縫隙對(duì)天線，實(shí)用新型專利，專利申請(qǐng)?zhí)?00910184962. 6)，但是由于金屬波導(dǎo)管中央是一條狹長(zhǎng)的縫隙，因此加工傾斜縫隙時(shí)，加工精度差，并且這條狹長(zhǎng)的縫隙上也有電流輻射，這對(duì)于組成雙極化天線來(lái)說(shuō)，影響垂直極化天線的輻射特性，會(huì)使垂直極化天線的波瓣寬度變寬，方向系數(shù)降低?？傊?，以上介紹的水平極化波導(dǎo)縫隙天線要么體積較大、交叉極化較高；要么難于與垂直極化天線組成雙極化天線陣。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種剖面低、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易加工、實(shí)現(xiàn)全空間交叉極化抑制，且易于組成雙極化天線的脊波導(dǎo)寬邊“V”字形縫隙天線。本實(shí)用新型在現(xiàn)有脊波導(dǎo)傾斜縫隙對(duì)天線的基礎(chǔ)上，通過(guò)結(jié)構(gòu)改進(jìn)實(shí)現(xiàn)天線在輻射單元級(jí)(輻射縫隙)交叉極化抑制，降低加工難度，易于與傳統(tǒng)的波導(dǎo)寬邊縱向輻射縫隙天線組成雙極化天線陣，具體的結(jié)構(gòu)改進(jìn)技術(shù)方案如下脊波導(dǎo)寬邊“V”字形縫隙天線，包括輻射波導(dǎo)管(I )，輻射波導(dǎo)管(I)的上面寬邊波導(dǎo)壁(3)上設(shè)有等間距兩個(gè)以上的輻射縫隙(2)，其中，所述輻射波導(dǎo)管(I)為橫截面呈“凹”形的金屬脊波導(dǎo)管，所述的輻射縫隙(2)呈“V”字形，且相鄰輻射縫隙對(duì)稱排列，輻射縫隙(2)的單側(cè)與所述輻射波導(dǎo)管(I)縱向中心線之間的夾角0° < 9 < 90° ；所述輻射波導(dǎo)管(I) 一端為天線輸入口、另一端封閉短路，構(gòu)成脊波導(dǎo)寬邊“V”字形縫隙駐波陣。 所述輻射波導(dǎo)管(I)為對(duì)稱的單脊波導(dǎo)。所述輻射縫隙(2)寬度范圍為1-3毫米，所述輻射縫隙(2)中間深度小于所述金屬脊波導(dǎo)管的深度，外端深度小于所述金屬脊波導(dǎo)管的高度。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面I、采用金屬脊波導(dǎo)管作為輻射波導(dǎo)管，有效減小了天線的尺寸，波導(dǎo)管的橫截面積壓縮了一半以上；2、與傳統(tǒng)的波導(dǎo)窄邊傾斜縫隙天線陣相比，“V”字形縫隙上的電流垂直分量互相抵消，水平分量互相加強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了全空間交叉極化抑制。3、在“凹”形單脊金屬波導(dǎo)管上寬邊金屬壁上開(kāi)“ V ”字縫隙作為輻射單元，與在“凹”形單脊金屬波導(dǎo)管兩側(cè)上突的金屬壁上開(kāi)對(duì)稱的傾斜縫隙對(duì)天線相比，由于少了波導(dǎo)管中央的狹長(zhǎng)縫隙，加工難度大大降低，組成雙極化天線時(shí)，不影響垂直極化天線的輻射特性；4、該天線波導(dǎo)結(jié)構(gòu)易于采用同樣截面波導(dǎo)的功分器簡(jiǎn)單的上下疊加，實(shí)現(xiàn)寬帶波導(dǎo)縫隙天線陣，加工難度低。

圖I為本實(shí)用新型所述天線外觀立體效果圖；圖2為本實(shí)用新型所述天線輻射縫隙局部放大圖；圖3為本實(shí)用新型所述天線輻射波導(dǎo)管的橫截面示意圖；圖4為本實(shí)用新型所述天線的俯視示意圖；圖5為本實(shí)用新型所述天線A-A方向的示意圖；圖6為本實(shí)用新型所述天線仰視圖；圖7為本實(shí)用新型5X7輻射單元天線陣示意圖。圖8為本實(shí)用新型5X7輻射單元天線陣方向圖及交叉極化性能。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。工作于波段的均勻分布的5X7個(gè)輻射單元波導(dǎo)縫隙駐波陣，輻射波導(dǎo)管I的一端5為天線輸入口，另一端6封閉短路，參見(jiàn)圖7所示，單根輻射天線陣由7個(gè)“V”字輻射縫隙，其它結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖I至圖6所示。工作中心頻率為&，下邊頻為4，上邊頻為fH，本實(shí)施例分別選擇 9. 6,9. O、10. 2GHz。輻射波導(dǎo)橫截面是“凹”形的對(duì)稱單脊輻射波導(dǎo)管1，其寬度為a，高度為b，金屬脊4寬度為Rw，高度為Rh。福射波導(dǎo)管I 一端5為信號(hào)輸入口，另一端6為金屬波導(dǎo)壁封閉，即短路,距離最后一個(gè)“V”字縫隙間距為L(zhǎng)sh。“V”字形縫隙輻射單元是開(kāi)在對(duì)稱單脊輻射波導(dǎo)管I上寬邊波導(dǎo)壁3上，縫隙傾角為e，關(guān)于波導(dǎo)管縱向中心鏡像對(duì)稱。本實(shí)施例天線沿波導(dǎo)縱向分布7個(gè)“V”字縫隙，相鄰“V”字縫隙之間中心距離Ls為0. 5波導(dǎo)波長(zhǎng)，兩者按其中心對(duì)稱面鏡像對(duì)稱排列，如圖4所示?！癡”字縫隙單側(cè)縫隙切入金屬脊內(nèi)的深度為L(zhǎng)3，切入外側(cè)波導(dǎo)壁的深度為L(zhǎng)2，上寬 邊波導(dǎo)壁上的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1,縫寬為Ws,如圖2至圖6所示。具體參數(shù)確定如下由天線陣實(shí)際需要，確定脊波導(dǎo)寬度a，其選擇范圍為0 < 0.9X H(XH是上變頻自由空間波長(zhǎng))，本實(shí)施例為0. 442 A H ;天線高度選擇范圍為0 < a < 0. 5入H，金屬脊寬度Rw選擇范圍為0 < Rw < a，金屬脊高度Rh選擇范圍為0 < Rh < b，天線高度b、金屬脊寬度Rw和金屬脊高度Rh三者相關(guān)聯(lián)，選擇以工作頻帶在波導(dǎo)管內(nèi)傳輸而不被截止為準(zhǔn)則，同時(shí)考慮機(jī)械加工能力和加工精度條件限制等因素，該參數(shù)計(jì)算方法為本專業(yè)設(shè)計(jì)人員所熟知，此處不再贅述，本實(shí)施例優(yōu)選為:b=0.218入0，Rw=O. 138 A0, Rh=O. 115入0 (A0是中心頻率自由空間波長(zhǎng))?？p隙傾角0以七個(gè)“V”字縫隙之和為I作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，該參數(shù)的計(jì)算方法為本專業(yè)設(shè)計(jì)人員所熟知，本實(shí)施例為26. 2°，斜縫尺寸I1=O. 5*a/sin 0，0 < L3 < Rh，優(yōu)選為
0.102入0 ;0 < L2 < b，優(yōu)選為0. 206入0，“V，，字縫隙單邊尺寸總長(zhǎng)度為L(zhǎng)^L2為0. 46入。?？p寬約為0. I* (L^L2),本實(shí)施例優(yōu)選為2mm。相鄰“V”字縫隙輻射單元的中心距離0 < Ls < 0. 9 X H，以天線不出現(xiàn)柵瓣為選擇準(zhǔn)則，等于0. 5入g(l (入g(l是中心頻率波導(dǎo)波長(zhǎng))，本實(shí)施例優(yōu)選為0. 81 A ^，波導(dǎo)管封閉終端與其相鄰“V”字縫隙輻射單元中心間距Lsh=O. 25入g(l。金屬波導(dǎo)壁厚度t以加工能力確定,優(yōu)選為0. 8mm。該實(shí)用新型實(shí)施例七單元天線E面和H面典型輻射方向圖和交叉極化性能參見(jiàn)圖8所示，可以看出在兩個(gè)切面交叉極化電平低于主極化電平48dB以上，實(shí)現(xiàn)了很好的交叉極化抑制。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，如對(duì)稱雙脊波導(dǎo)“V”字形縫隙天線，不對(duì)稱單/雙脊波導(dǎo)“V”字形縫隙天線，以及該類縫隙用于終端接匹配負(fù)載的行波天線等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.脊波導(dǎo)寬邊“V”字形縫隙天線，包括輻射波導(dǎo)管(1)，輻射波導(dǎo)管(I)的上面寬邊波導(dǎo)壁(3)上設(shè)有等間距兩個(gè)以上的輻射縫隙(2)，其特征在于所述輻射波導(dǎo)管(I)為橫截面呈“凹”形的金屬脊波導(dǎo)管，所述輻射縫隙(2)呈“V”字形，且相鄰輻射縫隙對(duì)稱排列，所述輻射縫隙(2)的單側(cè)與所述輻射波導(dǎo)管(I)縱向中心線之間的夾角0° < 9 < 90° ； 所述輻射波導(dǎo)管(I) 一端為天線輸入口、另一端封閉短路，構(gòu)成脊波導(dǎo)寬邊“V”字形縫隙駐波陣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脊波導(dǎo)寬邊“V”字形縫隙天線，其特征在于所述輻射波導(dǎo)管(I)為對(duì)稱的單脊波導(dǎo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脊波導(dǎo)寬邊“V”字形縫隙天線，其特征在于所述輻射縫隙(2)的寬度范圍為1-3毫米，所述輻射縫隙(2)中間深度小于所述金屬脊波導(dǎo)管的深度，夕卜端深度小于所述金屬脊波導(dǎo)管的高度。
專利摘要本實(shí)用新型涉及脊波導(dǎo)寬邊“V”字形縫隙天線。該天線的輻射波導(dǎo)管的上面寬邊金屬波導(dǎo)壁上設(shè)有等間距兩個(gè)以上的輻射縫隙；其為橫截面呈“凹”形的金屬脊波導(dǎo)管，所述輻射縫隙呈“V”字形，且相鄰的“V”字輻射縫隙按對(duì)稱方式排列。輻射波導(dǎo)管一端為天線輸入口，另一端封閉短路，構(gòu)成波導(dǎo)縫隙駐波陣。本實(shí)用新型天線結(jié)構(gòu)尺寸小，波導(dǎo)管的橫截面積壓縮了一半以上；可以實(shí)現(xiàn)全空間交叉極化抑制；該天線波導(dǎo)結(jié)構(gòu)易于采用同樣橫截面的波導(dǎo)功分器簡(jiǎn)單的上下疊加，實(shí)現(xiàn)寬帶波導(dǎo)縫隙天線陣，加工工藝好，易于與傳統(tǒng)的波導(dǎo)寬邊縱向輻射縫隙天線組成雙極化天線陣。
文檔編號(hào)H01Q13/22GK202495574SQ20112047660
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者張智慧, 張洪濤, 汪偉, 齊美清 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所