集成內(nèi)校正通道的開(kāi)口脊波導(dǎo)陣列天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及相控陣天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種集成內(nèi)校正通道的開(kāi)口脊波導(dǎo)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(nèi)校正功能的平面陣列天線。
[0002]本發(fā)明可用于發(fā)射、接收無(wú)線電波，應(yīng)用場(chǎng)景廣泛。在軍事方面，可用作寬帶寬掃的相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)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(shù)】
[0003]隨著相控陣?yán)走_(dá)和通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，對(duì)相控陣天線性能的要求越來(lái)越高。特別是基于機(jī)載、無(wú)人機(jī)載、彈載和星載等平臺(tái)的相控陣?yán)走_(dá)，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(diǎn)。開(kāi)口波導(dǎo)天線由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、機(jī)械強(qiáng)度好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，并且在波導(dǎo)內(nèi)腔加載饋電單脊或雙脊可以擴(kuò)展工作帶寬，同時(shí)縮小腔體尺寸，減輕重量，因此成為上述相控陣?yán)走_(dá)天線的優(yōu)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(tǒng)的各通道之間必然存在幅度和相位誤差，所以需要對(duì)各通道的幅相分布進(jìn)行校正補(bǔ)償，使整個(gè)相控陣天線系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的最佳技術(shù)狀態(tài)。因此，校正是相控陣天線不可或缺的重要功能。而在雷達(dá)工作時(shí)，為確保相控陣天線性能的可靠性和穩(wěn)定性，還需要對(duì)相控陣天線系統(tǒng)進(jìn)行必要的實(shí)時(shí)校正，這就要求相控陣天線具有內(nèi)校正功能。
[0005]然而，對(duì)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(xiàn)柵瓣的限制，要求天線單元之間的距離很小。特別是對(duì)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(gè)毫米。這么小的單元間距對(duì)相控陣天線的設(shè)計(jì)集成度提出了很高的要求，而在小單元間距天線中集成內(nèi)校正通道更成為相控陣天線設(shè)計(jì)和加工的難點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中小單元間距天線中集成內(nèi)校正通道困難的缺陷，提供一種集成內(nèi)校正通道的開(kāi)口脊波導(dǎo)陣列天線來(lái)解決上述問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的:
[0008]集成內(nèi)校正通道的開(kāi)口脊波導(dǎo)陣列天線，所述開(kāi)口脊波導(dǎo)陣列天線包括:nXm個(gè)開(kāi)口脊波導(dǎo)天線單元、n/2條校正波導(dǎo)；橫向每行由η個(gè)開(kāi)口脊波導(dǎo)天線單元組成，縱向每列由m個(gè)開(kāi)口脊波導(dǎo)天線單元組成；n、m均為自然數(shù)；
[0009]其中，所述開(kāi)口脊波導(dǎo)天線單元包括:矩形的開(kāi)口波導(dǎo)、設(shè)置在開(kāi)口波導(dǎo)橫向的兩側(cè)內(nèi)壁中心線處的兩個(gè)方形脊、設(shè)置在其中一個(gè)方形脊下部的過(guò)渡匹配段、設(shè)置在開(kāi)口波導(dǎo)底部的饋電同軸連接器；所述過(guò)渡匹配段連接所述饋電同軸連接器和所述其中一個(gè)方形脊；所述饋電同軸連接器的縱軸方向和所述開(kāi)口波導(dǎo)的傳輸軸方向一致；
[0010]所述一條校正波導(dǎo)內(nèi)腔設(shè)置校正波導(dǎo)脊和2個(gè)校正同軸連接器；所述2個(gè)校正同軸連接器分別設(shè)置在一條校正波導(dǎo)的兩端；所述2個(gè)校正同軸連接器的縱軸方向和所述開(kāi)口波導(dǎo)的傳輸軸方向一致；
[0011]所述一條校正波導(dǎo)沿縱向水平設(shè)置在相鄰兩列開(kāi)口脊波導(dǎo)天線單元的中間位置，且處于所述相鄰兩列開(kāi)口脊波導(dǎo)天線單元的兩列饋電同軸連接器之間；相鄰兩列開(kāi)口脊波導(dǎo)天線單元的部分底壁共同構(gòu)成所述一條校正波導(dǎo)的頂壁；在所述相鄰兩列開(kāi)口脊波導(dǎo)天線單元的部分底壁上分別設(shè)置一列耦合槽，使所述相鄰的兩列開(kāi)口脊波導(dǎo)天線單元的內(nèi)腔和所述一條校正波導(dǎo)的內(nèi)腔連通，形成陣列天線的內(nèi)校正通道。
[0012]進(jìn)一步的，所述開(kāi)口脊波導(dǎo)陣列天線還包括扼流槽；所述扼流槽設(shè)置在相鄰兩個(gè)開(kāi)口脊波導(dǎo)天線單元之間的公共壁上部。
[0013]進(jìn)一步的所述過(guò)渡匹配段為漸變的階梯狀結(jié)構(gòu)。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:
[0015]本發(fā)明所述開(kāi)口脊波導(dǎo)陣列天線采用包含漸變階梯狀過(guò)渡匹配段的方形脊，同時(shí)充分壓縮開(kāi)口波導(dǎo)的截面尺寸，實(shí)現(xiàn)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(shè)置，在開(kāi)口脊波導(dǎo)底部設(shè)置耦合槽以及校正波導(dǎo)，在小單元間距天線中集成了內(nèi)校正通道，使其具有了內(nèi)校正功能，實(shí)現(xiàn)了高集成度設(shè)計(jì)；同時(shí)還具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、機(jī)械強(qiáng)度好、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，特別是其集成度高，可以有效提高平臺(tái)利用率，適合作為機(jī)載、無(wú)人機(jī)載、彈載和星載等平臺(tái)的相控陣天線。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例集成內(nèi)校正通道的開(kāi)口脊波導(dǎo)天線單元的組成結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖2為本發(fā)明實(shí)施例集成內(nèi)校正通道的開(kāi)口脊波導(dǎo)天線單元的主視圖；
[0018]圖3為本發(fā)明實(shí)施例集成內(nèi)校正通道的開(kāi)口脊波導(dǎo)天線單元的側(cè)視圖；
[0019]圖4為本發(fā)明實(shí)施例集成內(nèi)校正通道的開(kāi)口脊波導(dǎo)天線單元的俯視圖；
[0020]圖5為本發(fā)明實(shí)施例開(kāi)口脊波導(dǎo)天線單元的駐波曲線；
[0021]圖6為本發(fā)明實(shí)施例集成內(nèi)校正通道的開(kāi)口脊波導(dǎo)陣列天線的組成示意圖；
[0022]圖7為本發(fā)明實(shí)施例集成內(nèi)校正通道的開(kāi)口脊波導(dǎo)陣列天線的水平向典型方向圖；
[0023]圖8為本發(fā)明實(shí)施例集成內(nèi)校正通道的開(kāi)口脊波導(dǎo)陣列天線的垂直向典型方向圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí)，用以較佳的實(shí)施例及附圖配合詳細(xì)的說(shuō)明，說(shuō)明如下:
[0025]本發(fā)明的集成內(nèi)校正通道的開(kāi)口脊波導(dǎo)陣列天線由nXm個(gè)開(kāi)口脊波導(dǎo)天線單元組成，橫向每行由η個(gè)開(kāi)口脊波導(dǎo)天線單元組成，縱向每列由m個(gè)開(kāi)口脊波導(dǎo)天線單元組成。圖1?圖4是本發(fā)明實(shí)施例陣列天線的其中兩個(gè)相鄰的開(kāi)口脊波導(dǎo)天線單元的組成結(jié)構(gòu)圖和三視圖，開(kāi)口脊波導(dǎo)天線單元包含以下組成部分:饋電同軸連接器1、過(guò)渡匹配段2、開(kāi)口波導(dǎo)3、方形脊4、扼流槽5、耦合槽6、校正波導(dǎo)7、校正波導(dǎo)脊8、校正同軸連接器9。
[0026]開(kāi)口波導(dǎo)3為矩形，為了擴(kuò)展開(kāi)口波導(dǎo)天線的工作帶寬并壓縮腔體尺寸，在開(kāi)口波導(dǎo)3沿橫向的兩壁內(nèi)側(cè)中心線處設(shè)置有兩個(gè)方形脊4，在其中一個(gè)方形脊4上設(shè)置過(guò)渡匹配段2，以連接設(shè)置在開(kāi)口波導(dǎo)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(kāi)口波導(dǎo)3的傳輸軸方向一致，實(shí)現(xiàn)同軸線和脊波導(dǎo)之間基模的轉(zhuǎn)換；過(guò)渡匹配段2為階梯狀結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)整方形脊4及過(guò)渡匹配段2的各階梯結(jié)構(gòu)的尺寸，可以改變開(kāi)口脊波導(dǎo)天線單元的輻射阻抗使其與空間波傳輸阻抗匹配，由于過(guò)渡匹配段2的階梯狀結(jié)構(gòu)是漸變的，可以使開(kāi)口脊波導(dǎo)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(shí)，在開(kāi)口波導(dǎo)3中加載兩個(gè)方形脊4，可以大幅度地壓縮開(kāi)口波導(dǎo)3