基于微帶陣列饋電的小型化頻掃喇叭天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于微帶陣列饋電的小型化頻掃喇叭天線，解決了現(xiàn)有技術(shù)中高增益喇叭天線尺寸過(guò)大的問(wèn)題，在喇叭天線底端口鑲嵌著上介質(zhì)基板，輻射地板位于上下介質(zhì)基板的中間，上介質(zhì)基板上表面刻蝕有貼片陣列，下介質(zhì)基板下表面刻蝕有饋電網(wǎng)絡(luò)，并與側(cè)面安裝的同軸饋電接頭連接，總體構(gòu)成微帶陣列。貼片陣列由大小不同的分陣列構(gòu)成，對(duì)應(yīng)不同工作頻率。本發(fā)明通過(guò)利用微帶陣列替代矩形波導(dǎo)對(duì)喇叭結(jié)構(gòu)進(jìn)行饋電，在保證相同增益的前提下，有效的縮減喇叭天線尺寸，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了不同頻率處方向圖的掃面效果，擴(kuò)大了天線的視角，本發(fā)明有效實(shí)現(xiàn)了小型化、多頻率波束掃描功能等功能，適用于無(wú)線通信等領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】
基于微帶陣列饋電的小型化頻掃喇叭天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于微波天線技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種小型化頻掃喇叭天線，具體是一種基于微帶陣列饋電的小型化頻掃喇叭天線，用于無(wú)線通信、雷達(dá)等領(lǐng)域。
技術(shù)背景
[0002]喇叭天線作為優(yōu)質(zhì)的反射面饋源結(jié)構(gòu)和陣列天線的輻射單元，在衛(wèi)星、微波中繼通訊、相控陣、天線測(cè)量等方面獲得了非常廣泛的應(yīng)用。隨著微波天線系統(tǒng)集成度越來(lái)越高，喇叭天線的小型化設(shè)計(jì)變得愈發(fā)重要。通常為了實(shí)現(xiàn)小型喇叭天線，需要減少喇叭終端口徑的面積和喇叭長(zhǎng)度，但是這樣將難以有效的校準(zhǔn)喇叭天線輻射終端的相位分布，并且降低了喇叭天線的增益。另一方面，饋電波導(dǎo)為了避免高次模造成反射，其探針激勵(lì)和喇叭后端口的距離約為λ。這些限制使得喇叭天線的小型化設(shè)計(jì)和輻射性能的提升難以兼顧。
[0003]現(xiàn)有研究多采用加載透鏡前端的技術(shù)來(lái)縮減喇叭天線尺寸，如:2014年，IEEEAntennas and Wireless Propagat1n Letters刊登了Mustafa K.Taher Al-Nuaimi的題為 “Design of High-Directivity Compact-Size Conical Horn Lens Antenna” 的文章中，公開(kāi)了一種小型化、高定向性的圓錐喇叭透鏡天線，通過(guò)在標(biāo)準(zhǔn)錐形喇叭天線口徑處加載介質(zhì)平板透鏡，能夠在具有相同定向性的情況下，比傳統(tǒng)喇叭天線在長(zhǎng)度上縮短44.46%。又如中國(guó)專利申請(qǐng)，申請(qǐng)?zhí)枮镃N 102683863 A，“一種喇叭天線”的發(fā)明專利，公開(kāi)了一種填充非均勻超材料的喇叭天線，該發(fā)明通過(guò)在喇叭天線中填充非均勻梯度變化的超材料透鏡結(jié)構(gòu)，有效校準(zhǔn)了該喇叭天線的喇叭口徑的相位分布并減小了喇叭段的長(zhǎng)度，從而達(dá)到喇叭天線小型化和高增益的目的。以上所述的方法均能夠在保持天線增益性能的前提下，有效實(shí)現(xiàn)喇叭天線的結(jié)構(gòu)尺寸縮減，但是這都借助于在喇叭段加載介質(zhì)結(jié)構(gòu)，并不利于天線與微波系統(tǒng)的一體化集成設(shè)計(jì)。
[0004]長(zhǎng)期以來(lái)，減小喇叭天線的體積已經(jīng)成為工程中的難題，由于喇叭天線的體積過(guò)大，不利于現(xiàn)代應(yīng)用平臺(tái)的一體化設(shè)計(jì)，限制了喇叭天線在工程中的應(yīng)用。目前，大多采用在喇機(jī)天線中的喇機(jī)段加載介質(zhì)透鏡結(jié)構(gòu)來(lái)校準(zhǔn)喇機(jī)天線的終端的相位分布，然而加載介質(zhì)透鏡結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，需要在介質(zhì)結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)多個(gè)小型結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)透鏡的功能，使得喇叭天線的設(shè)計(jì)更為復(fù)雜，并不能從結(jié)構(gòu)上有效減小喇叭天線的體積，同時(shí)不可避免地增加了天線的重量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種基于微帶陣列饋電的小型化頻掃喇叭天線，通過(guò)利用微帶陣列替代矩形波導(dǎo)對(duì)喇叭結(jié)構(gòu)進(jìn)行饋電，在保證相同增益的前提下，有效的縮減喇叭天線尺寸，解決了現(xiàn)有技術(shù)中高增益喇叭天線尺寸過(guò)大的問(wèn)題，同時(shí)通過(guò)構(gòu)建多組微帶陣列的饋電結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)喇叭天線的頻率掃描功能。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0007]—種基于微帶陣列饋電的小型化頻掃喇叭天線，在矩形喇叭的底部安裝有介質(zhì)基板，介質(zhì)基板分為下介質(zhì)基板和上介質(zhì)基板，下介質(zhì)基板和上介質(zhì)基板的中間為輻射地板，下介質(zhì)基板與輻射地板的長(zhǎng)寬相同，下介質(zhì)基板的下表面刻蝕有饋電網(wǎng)絡(luò)，下介質(zhì)基板的一邊側(cè)面安裝有同軸饋電接頭，上介質(zhì)基板鑲嵌于矩形喇叭的底端口，其特征在于:在上介質(zhì)基板的上表面刻蝕有方形輻射貼片組成的多組分陣列，貼片陣列由大小不同的多組分陣列構(gòu)成，饋電網(wǎng)絡(luò)為與大小不同的分陣列對(duì)應(yīng)的功率分配器，用背饋電方式將饋電網(wǎng)絡(luò)的功率分配器各端口一一對(duì)應(yīng)與每組分陣列中的各方形輻射貼片形成電連接，同軸饋電接頭利用導(dǎo)線分別與饋電網(wǎng)絡(luò)中的功率分配器的末端相連接，也就是在貼片陣列、功率分配器和同軸饋電接頭之間形成整體結(jié)構(gòu)的電連接，通常也稱為微帶天線陣列對(duì)喇叭的饋電。
[0008]與矩形波導(dǎo)饋電的技術(shù)方案相比，微帶天線具有重量輕、體積小等諸多優(yōu)點(diǎn)，尤其是其縱向尺寸僅有基片厚度，如果利用微帶天線陣列作為喇叭天線的饋源，不會(huì)額外增加喇叭的體積。尤其，通過(guò)微帶陣列設(shè)計(jì)和喇叭結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)雙重調(diào)節(jié)天線輻射終端的相位分布，會(huì)有效改變單純利用喇叭結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)既定天線輻射的設(shè)計(jì)局限，有效縮短喇叭長(zhǎng)度。而且，通過(guò)設(shè)計(jì)基于多組微帶陣列饋電的喇叭天線，將更容易構(gòu)建在現(xiàn)代微波系統(tǒng)中的多功能集成設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)喇叭天線多頻工作模式下的波束掃描。
[0009]本發(fā)明利用微帶陣列對(duì)矩形喇叭進(jìn)行饋電，改變傳統(tǒng)波導(dǎo)饋電的喇叭天線的結(jié)構(gòu)，有效的減小傳統(tǒng)喇叭天線的尺寸。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0011]1.本發(fā)明采用了微帶陣列對(duì)喇叭天線饋電，即通過(guò)利用微帶陣列替代矩形波導(dǎo)對(duì)喇叭結(jié)構(gòu)進(jìn)行饋電，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠保證在與傳統(tǒng)的喇叭天線具有相同增益的前提下，省掉饋電波導(dǎo)的空間，同時(shí)減少了喇叭段的長(zhǎng)度，有效的實(shí)現(xiàn)了喇叭天線的小型化。
[0012]2.本發(fā)明通過(guò)構(gòu)建多組不同工作頻率處微帶陣列的饋電結(jié)構(gòu)，利用喇叭壁的作用，使靠近喇叭壁的微帶陣列的方向圖偏離主方向，實(shí)現(xiàn)了喇叭天線不同頻率處的方向圖波束掃描功能。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)三維示意圖；
[0014]圖2是本發(fā)明的底部結(jié)構(gòu)的仰視圖，也是饋電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)分布圖；
[0015]圖3是本發(fā)明的饋電網(wǎng)絡(luò)中的單個(gè)功率分配器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4是傳統(tǒng)的喇叭天線與本發(fā)明喇叭天線的結(jié)構(gòu)圖，其中圖4a是傳統(tǒng)的喇叭天線的結(jié)構(gòu)圖，其中圖4b是本發(fā)明的喇叭天線的結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖5是在1GHz相同增益下，波導(dǎo)饋電喇叭天線與本發(fā)明喇叭天線的輻射方向圖；
[0018]圖6是本發(fā)明喇叭天線的不同頻率工作時(shí)的波束掃描曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0020]實(shí)施例1
[0021]現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)加載介質(zhì)透鏡結(jié)構(gòu)等的設(shè)計(jì)使得喇叭天線的設(shè)計(jì)更為復(fù)雜，并不能從結(jié)構(gòu)上有效的減小喇叭天線的體積，為此，本發(fā)明提出了一種基于微帶陣列饋電的小型化頻掃喇叭天線。參見(jiàn)圖1，在矩形喇叭8的底部安裝有介質(zhì)基板，介質(zhì)基板分為下介質(zhì)基板31和上介質(zhì)基板32，下介質(zhì)基板31和上介質(zhì)基板32的中間為輻射地板4，其中下介質(zhì)基板31與輻射地板4的長(zhǎng)寬相同，下介質(zhì)基板31的下表面刻蝕有饋電網(wǎng)絡(luò)2，下介質(zhì)基板31的一邊側(cè)面安裝有同軸饋電接頭I，用于連接外部電源。上介質(zhì)基板32鑲嵌于矩形喇叭8的底端口，也可以說(shuō)矩形喇叭8的底端口鑲嵌在上介質(zhì)基板32上，鑲嵌后上介質(zhì)基板32的下表面與矩形喇叭8的下端口平齊。本發(fā)明在上介質(zhì)基板32的上表面刻蝕有貼片陣列，貼片陣列由大小不同的分陣列構(gòu)成，分陣列由方形輻射貼片構(gòu)成。本發(fā)明所采用的微帶陣列饋電，改變了傳統(tǒng)波導(dǎo)饋電的喇叭天線的結(jié)構(gòu)，有效的減小了喇叭天線的尺寸。
[0022]參見(jiàn)圖2，本發(fā)明的饋電網(wǎng)絡(luò)2為多組功率分配器，與大小不同的分陣列對(duì)應(yīng)。本發(fā)明用背饋電方式將饋電網(wǎng)絡(luò)2的功率分配器各端口一一對(duì)應(yīng)與分陣列中各方形輻射貼片形成電連接，同軸饋電接頭I利用導(dǎo)線一一對(duì)應(yīng)與饋電網(wǎng)絡(luò)2中的功率分配器的末端電連接，利用金屬圓柱依次穿過(guò)下介質(zhì)基板31、輻射地板4、上介質(zhì)基板32，功率分配器的端口與介質(zhì)基板正上方分布的方形輻射貼片單元形成電連接，饋電網(wǎng)絡(luò)2上每一功率分配器的各端口一一對(duì)應(yīng)于相應(yīng)工作頻率處的分陣列，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)微帶陣列對(duì)于矩形喇叭8的饋電。本發(fā)明采用多組不同工作頻率的分陣列，利用喇叭壁的作用使左右兩邊的分陣列的方向圖偏離主方向，實(shí)現(xiàn)多頻率下天線方向圖的波束掃描。
[0023]本發(fā)明通過(guò)利用微帶陣列對(duì)喇叭結(jié)構(gòu)進(jìn)行饋電，實(shí)現(xiàn)喇叭天線的小型化設(shè)計(jì)與頻率掃描功能。
[0024]實(shí)施例2
[0025]基于微帶陣列饋電的小型化頻掃喇叭天線的總體構(gòu)成和具體結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，參見(jiàn)圖1，本發(fā)明貼片陣列是η組大小不同的分陣列平行排列，每組分陣列中的方形輻射貼片平行于矩形喇叭8的H面方向放置，η組分陣列沿著矩形喇叭8的E面方向或由大到小或由小到大排列放置，η是大于I的奇數(shù)，可以是3、5、7...，具體取值根據(jù)工程中喇叭天線的底端口大小而定。本例中η為5，也就是說(shuō)有5組分陣列構(gòu)成總體貼片陣列。本例中，分陣列是由小到大沿著矩形喇機(jī)8的E面方向平行排列放置，——對(duì)應(yīng)工作于12GHz、I IGHz、1GHz、9GHz、8GHz，每組分陣列中的方形輻射貼片平行于矩形喇叭8的H面方向放置，參見(jiàn)圖2，同軸饋電接頭I為5個(gè)相同的接頭，每個(gè)接頭與饋電網(wǎng)絡(luò)2中的5組功率分配器一一對(duì)應(yīng)利用導(dǎo)線形成電連接，以此實(shí)現(xiàn)微帶陣列對(duì)矩形喇叭8的饋電。
[0026]實(shí)施例3
[0027]基于微帶陣列饋電的小型化頻掃喇叭天線的總體構(gòu)成和具體結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1-2，本發(fā)明中大小不同的η組分陣列各自對(duì)應(yīng)不同工作頻率下的方形輻射貼片陣列，參見(jiàn)圖1，分陣列依次一一對(duì)應(yīng)工作在不同頻率處，每組分陣列工作在一個(gè)固定的頻率處，利用喇叭壁的作用使左右兩邊分陣列的方向圖偏離主方向，方向圖的偏離程度與分陣列到該側(cè)的喇叭壁的距離成反比，位于中心的分陣列的方向圖正對(duì)主方向。本例中，主方向?yàn)槔容椛涠丝诘恼龑?duì)方向，位于相對(duì)于中心位置左邊的分陣列，方向圖偏向于主方向的右側(cè)，其中距離該側(cè)喇叭壁較近的分陣列的方向圖偏離程度大于距離該側(cè)喇叭壁較遠(yuǎn)的分陣列的方向圖偏離程度，位于中心位置的分陣列，方向圖正對(duì)主方向，位于相對(duì)于中心位置右邊的分陣列，方向圖偏向于主方向的左側(cè)，其中距離該側(cè)喇叭壁較近的分陣列的方向圖偏離程度大于距離該側(cè)喇叭壁較遠(yuǎn)的分陣列的方向圖偏離程度，總之，位于相對(duì)于中心位置的一邊的分陣列，方向圖偏離主方向，偏向于該側(cè)喇叭壁的對(duì)側(cè)方向。因此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了不同頻率處方向圖的掃瞄效果，擴(kuò)大了天線的視角。
[0028]下邊給出一個(gè)具體的示例
[0029]實(shí)施例4
[0030 ]基于微帶陣列饋電的小型化頻掃喇機(jī)天線的總體構(gòu)成和具體結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1 -3，
[0031]本發(fā)明基于微帶陣列饋電的小型化頻掃喇叭天線，由同軸饋電接頭1、饋電網(wǎng)絡(luò)2、介質(zhì)基板、輻射地板4、貼片陣列和矩形喇叭8組成，本發(fā)明利用微帶陣列對(duì)矩形喇叭8進(jìn)行饋電，改變傳統(tǒng)波導(dǎo)饋電的喇叭天線的結(jié)構(gòu)，有效的減小傳統(tǒng)喇叭天線的尺寸。
[0032]參見(jiàn)圖1，本例中貼片陣列采用了三組不同工作頻率的分陣列，為分陣列5、分陣列
5、分陣列5，分陣列5工作在9GHz，分陣列6工作在1GHz，分陣列7工作在IlGHz，每組分陣列由三個(gè)方形微帶貼片單元組成，刻蝕于上介質(zhì)基板32上表面。三組分陣列可以通過(guò)分別連接同軸饋電接頭I，實(shí)現(xiàn)多頻率的微帶陣列饋電的喇叭天線。本例采用三組分陣列，利用喇叭壁的作用使靠近該側(cè)喇叭壁的分陣列的方向圖偏離主方向，實(shí)現(xiàn)天線波束掃描。參見(jiàn)圖1，介質(zhì)基板分為下介質(zhì)基板31和上介質(zhì)基板32，結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)方體，材質(zhì)為F4B，相對(duì)介電常數(shù)為2.65，損耗角正切為0.001，分別位于輻射地板4下表面和上表面。參見(jiàn)圖4b，上介質(zhì)基板32的長(zhǎng)寬尺寸與矩形喇叭8的底端口的內(nèi)尺寸相同，上介質(zhì)基板32縱向嵌入于矩形喇叭8后端口內(nèi)。輻射地板4為長(zhǎng)方形，位于下介質(zhì)基板31和上介質(zhì)基板32兩塊介質(zhì)基板中間，輻射地板4通過(guò)在上介質(zhì)基板32的下表面刻蝕形成。矩形喇叭8，材質(zhì)為金屬。參見(jiàn)圖2，本例中同軸饋電接頭I為三個(gè)相同的接頭，由探針和外導(dǎo)體組成，位于下介質(zhì)基板31的側(cè)面，其中利用導(dǎo)線將每個(gè)同軸饋電接頭I的探針與饋電網(wǎng)絡(luò)2的每個(gè)功率分配器末端分別相連接，外導(dǎo)體與輻射地板4固定連接。饋電網(wǎng)絡(luò)2為三組工作在不同頻率處的功率分配器，刻蝕于下介質(zhì)基板31的下表面，參見(jiàn)圖4b，通過(guò)金屬圓柱依次穿過(guò)下介質(zhì)基板31、輻射地板4、上介質(zhì)基板32，將每組分陣列中方形輻射貼片單元與饋電網(wǎng)絡(luò)2中的每組功率分配器的端口連接起來(lái)，以此來(lái)給每組分陣列饋電。
[0033]本例中，具體各組成結(jié)構(gòu)的位置和尺寸給出如下:
[0034]本例中形成分陣列5與相對(duì)應(yīng)的功率分配器電連接的金屬圓柱，與分陣列5中單元的中心位置相距1.85mm，形成分陣列6與相對(duì)應(yīng)的功率分配器電連接的金屬圓柱，與分陣列6的中心位置相距1.65mm，形成分陣列7與相對(duì)應(yīng)的功率分配器電連接的金屬圓柱，與分陣列7中各方形輻射貼片單元的中心位置相距1.6_，參見(jiàn)圖3，饋電網(wǎng)絡(luò)2中與分陣列5相對(duì)應(yīng)的功率分配器的尺寸LI為27.5mm，L2為5.8mm，L3為5.65mm，L4為11mm，L5為5.8mm，L6為7.8mm，L7S2mm，L8S5.15mm，WlS2.2mm，W2S0.7mm，W3S0.6mm，W4S0.55mm，W5Sl.22mm，饋電網(wǎng)絡(luò)2中與分陣列6相對(duì)應(yīng)的功率分配器的尺寸LI為24.5mm，L2S5.2mm，L3S5.1mm，L4為 10mm，L5為5mm，L6為6.9mm，L7為2mm，L8為4.68mm，Wl 為2.2mm，W2S0.65mm，W3S0.65mm，W4為0.6_1，15為1.2111111，饋電網(wǎng)絡(luò)2中與分陣列7相對(duì)應(yīng)的功率分配器的尺寸1^為22.3111111丄2為4.7mm，L3 為 4.6_兒4為9_丄5為4.5mm，L6 為 6.7mm，L7S2mm，L8S4.1mm，Wl 為2.2mm, W2為0.8mm，W3為0.7mm，W4為0.6mm，W5為1.2mm。參見(jiàn)圖1，介質(zhì)基板分為上介質(zhì)基板32和下介質(zhì)基板31，分別位于輻射地板4上表面和下表面，結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)方體，下介質(zhì)基板31的尺寸長(zhǎng)為59.58mm,寬為40.39mm，基板厚為0.5mm，上介質(zhì)基板32的尺寸長(zhǎng)為66mm，寬為46mm，基板厚為0.5_，縱向鑲嵌入于矩形喇叭8后端口內(nèi)，上介質(zhì)基板32的下表面與矩形喇叭8的下端口平齊。輻射地板4，長(zhǎng)為66mm，寬為46mm。參見(jiàn)圖1，分陣列5的工作頻率為9GHz，分陣列6的工作頻率為10GHz、分陣列7的工作頻率為11GHz，每組分陣列由三個(gè)方形微帶貼片單元組成，分別刻蝕于上介質(zhì)基板32上表面，分陣列5中的尺寸為9.75mm，分陣列6中的方形輻射貼片單元尺寸為8.75mm，分陣列7中的方形輻射貼片單元尺寸為7.88mm，各組分陣列依次從小到大順序排列位于上介質(zhì)基板32的三等分每一等分的中心位置，的中間方形輻射貼片單元位于上介質(zhì)基板32另外一維方向的中心位置，每組分陣列中其他貼片的位置可根據(jù)饋電網(wǎng)絡(luò)2中相應(yīng)工作頻率下的功率分配器的尺寸可得到。參加圖4b，矩形喇叭8，喇叭壁厚1mm，長(zhǎng)度Hl為32.9mm，喇叭H面口徑內(nèi)尺寸為87mm，E面口徑內(nèi)尺寸為66mm。
[0035]下面通過(guò)仿真對(duì)本發(fā)明的技術(shù)效果作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0036]實(shí)施例5
[0037]基于微帶陣列饋電的小型化頻掃喇機(jī)天線的總體構(gòu)成和具體結(jié)構(gòu)同實(shí)施例4。
[0038]仿真條件，采用ANSOFTHFSS15.0電磁仿真軟件對(duì)本發(fā)明的微帶陣列饋電的喇叭天線進(jìn)行全波仿真。
[0039]參見(jiàn)圖4，本發(fā)明天線與波導(dǎo)饋電的喇叭天線具有相同增益的情況下，本發(fā)明天線與波導(dǎo)饋電的喇叭天線的結(jié)構(gòu)對(duì)比，見(jiàn)圖4b，本發(fā)明天線整體長(zhǎng)度Hl為32.9mm，見(jiàn)圖4a，矩形導(dǎo)饋電的喇叭天線的喇叭段長(zhǎng)度H2為75mm，饋電的矩形波導(dǎo)的長(zhǎng)度H3為32.9mm，本發(fā)明微帶陣列饋電的喇叭天線的整體長(zhǎng)度減少了75.5mm，可以看出有效的降低了天線的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)了喇叭天線的小型化。
[0040]實(shí)施例6
[0041 ]基于微帶陣列饋電的小型化頻掃喇機(jī)天線的總體構(gòu)成和具體結(jié)構(gòu)同實(shí)施例4-5。
[0042]參見(jiàn)圖5，1GHz下對(duì)相應(yīng)的同軸饋電接頭進(jìn)行饋電，對(duì)本發(fā)明基于微帶陣列饋電的喇叭天線增益進(jìn)行仿真，曲線I代表本發(fā)明微帶陣列饋電的喇叭天線H面的增益隨方位角的變化，曲線2代表本發(fā)明微帶陣列饋電的喇叭天線E面的增益隨方位角的變化，最大輻射方向處增益為17.59dBi，曲線3代表波導(dǎo)饋電的喇叭天線H面的增益隨方位角的變化，曲線4代表波導(dǎo)饋電的喇叭天線E面的增益隨方位角的變化，最大輻射方向處增益為17.60dBi，結(jié)合圖4，進(jìn)一步的說(shuō)明了本發(fā)明的微帶陣列饋電的喇叭天線與傳統(tǒng)的波導(dǎo)饋電的喇叭天線相同增益的情況下，本發(fā)明的微帶陣列饋電的喇叭天線有效的實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)度上的縮減。
[0043]實(shí)施例7
[0044 ]基于微帶陣列饋電的小型化頻掃喇機(jī)天線的總體構(gòu)成和具體結(jié)構(gòu)同實(shí)施例4-6。
[0045]本例中，具體結(jié)構(gòu)尺寸同實(shí)施例4，僅對(duì)上介質(zhì)基板32與矩形喇叭8的尺寸作了調(diào)整，具體為:
[0046]參見(jiàn)圖1，調(diào)整上介質(zhì)基板32的尺寸長(zhǎng)為57.58mm，寬為40.39mm，參見(jiàn)圖4b，矩形喇口八8的尺寸Hl為34.9mm。
[0047]仿真條件同實(shí)施例4。
[0048]參見(jiàn)圖6，曲線I代表9GHz下對(duì)相對(duì)應(yīng)頻率下的同軸饋電接頭進(jìn)行饋電，本發(fā)明天線E面的增益隨方位角的變化，最大輻射方向?yàn)?8°，增益為16.62dBi。曲線2代表1GHz下對(duì)相對(duì)應(yīng)頻率下的同軸饋電接頭進(jìn)行饋電，本發(fā)明天線E面的增益隨方位角的變化，最大輻射方向?yàn)?°，增益為17.75dBi。曲線3代表IlGHz下對(duì)相對(duì)應(yīng)頻率下的同軸饋電接頭進(jìn)行饋電，本發(fā)明天線E面的增益隨方位角的變化，最大輻射方向?yàn)?21°，增益為17.44dBi。從上述結(jié)果可以看出，本發(fā)明的喇叭天線實(shí)現(xiàn)了方向圖多頻率波束掃描。
[0049]簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明提出的一種基于微帶陣列饋電的小型化頻掃喇叭天線，解決了現(xiàn)有技術(shù)中高增益喇叭天線尺寸過(guò)大的問(wèn)題，在喇叭天線底端口鑲嵌著上介質(zhì)基板，輻射地板位于上介質(zhì)基板和下介質(zhì)基板的中間為輻射地板，上介質(zhì)基板上表面刻蝕有貼片陣列，下介質(zhì)基板下表面刻蝕有饋電網(wǎng)絡(luò)，并與側(cè)面安裝的同軸饋電接頭連接，總體構(gòu)成微帶陣列。貼片陣列由大小不同的分陣列構(gòu)成，對(duì)應(yīng)不同工作頻率。本發(fā)明通過(guò)利用微帶陣列替代矩形波導(dǎo)對(duì)喇叭結(jié)構(gòu)進(jìn)行饋電，在保證相同增益的前提下，有效的縮減喇叭天線尺寸，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了不同頻率處方向圖的掃面效果，擴(kuò)大了天線的視角，實(shí)現(xiàn)了小型化、多頻率波束掃描功能等功能，適用于無(wú)線通信等領(lǐng)域。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于微帶陣列饋電的小型化頻掃喇叭天線，在矩形喇叭(8)的底部安裝有介質(zhì)基板，介質(zhì)基板分為下介質(zhì)基板(31)和上介質(zhì)基板(32)，下介質(zhì)基板(31)和上介質(zhì)基板(32)的中間為輻射地板(4)，下介質(zhì)基板(31)與輻射地板(4)的長(zhǎng)寬相同，下介質(zhì)基板(31)的下表面刻蝕有饋電網(wǎng)絡(luò)(2)，下介質(zhì)基板(31)的一邊側(cè)面安裝有同軸饋電接頭(I)，上介質(zhì)基板(32)鑲嵌于矩形喇叭(8)的底端口，其特征在于:在上介質(zhì)基板(32)的上表面刻蝕有方形輻射貼片陣列，所述貼片陣列由大小不同的分陣列構(gòu)成，饋電網(wǎng)絡(luò)(2)為與大小不同的分陣列對(duì)應(yīng)的功率分配器，用背饋電方式將饋電網(wǎng)絡(luò)(2)的功率分配器各端口一一對(duì)應(yīng)與每組分陣列中的各方形輻射貼片形成電連接，同軸饋電接頭(I)利用導(dǎo)線分別與饋電網(wǎng)絡(luò)(2)中的功率分配器的末端相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微帶陣列饋電的小型化頻掃喇叭天線，其特征在于，所述貼片陣列是η組大小不同的分陣列平行排列，每組分陣列中的方形輻射貼片平行于矩形喇口八(8)的H面方向放置，η組分陣列沿著矩形喇叭(8)的E面方向或由大到小或由小到大排列放置，η是大于I的奇數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微帶陣列饋電的小型化頻掃喇叭天線，其特征在于，所述η組分陣列各自對(duì)應(yīng)不同工作頻率，利用喇叭壁的作用使左右兩邊的分陣列的方向圖偏離主方向，位于相對(duì)于中心位置的一邊的分陣列，方向圖偏離主方向，偏向于對(duì)側(cè)方向，方向圖的偏離程度與分陣列到該側(cè)的喇叭壁的距離成反比，位于中心的分陣列的方向圖正對(duì)于主方向。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的基于微帶陣列饋電的小型化頻掃喇叭天線，其特征在于，所述饋電網(wǎng)絡(luò)(2)為η組功率分配器，每組功率分配器工作在一一對(duì)應(yīng)的分陣列工作的頻率處。
【文檔編號(hào)】H01Q1/38GK106099376SQ201610561412
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月15日
【發(fā)明人】楊銳, 屈亞蓉, 高東興, 陳永朝, 王青, 雷振亞
【申請(qǐng)人】西安電子科技大學(xué)