一種雙頻段多極化共口徑波導縫隙天線的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于天線技術領域，具體涉及雙頻段多極化共口徑天線，具體是一種 由三種金屬輻射波導管組成的雙頻段多極化共口徑天線。本實用新型即可用于接收，也可 用于發(fā)射無線電波。在軍事方面，可用作相控陣雷達系統(tǒng)的終端天線。在民用方面，可作為 星載雷達天線、氣象雷達天線等。
【背景技術】
[0002] 隨著應用與需求的快速進展，一方面，工作于各個頻率的電子設備越來越多；另一 方面，對于艦載、機載、星載等平臺受到空間有限的限制，對天線體積，重量，效率等各項電 性能指標提出了越來越嚴格的要求，特別是在雷達系統(tǒng)中，天線所占用的比例較大，因此 對其進行減重，剖面壓縮，提高天線效率和集成化設計是有必要的。
[0003] 雷達系統(tǒng)根據(jù)應用背景需要工作于各個頻段，通常不同頻段的幾部雷達放在一起 才能獲得所需要的數(shù)據(jù)。如果一部雷達能夠將高低頻段混合使用，在不同的環(huán)境和工作條 件下可以實現(xiàn)各自的優(yōu)勢。例如SAR雷達系統(tǒng)，在低頻段時樹林造成的衰減和立體散射較 少，高頻段時具有很好的分辨率、目標識別和跟蹤功能。
[0004] 目前，SAR天線一個重要應用趨勢就是通過共口徑設計，實現(xiàn)多頻段、多極化的天 線在同一個物理口徑上。多極化可以提高信息量，多頻段工作根據(jù)應用需要可以提供不同 的掃描分辨率。如果將這些天線共用到一個天線陣面上來，可以充分發(fā)揮不同頻段不同極 化雷達測量時所獲得的信息；共口徑天線不但減小了天線的體積和重量，充分發(fā)揮了不同 頻段雷達工作時所獲得的信息；通過共口徑設計可以充分提高系統(tǒng)的有效載荷，提高能源 使用效率。
[0005] 2000年美國奮進號航天飛機所載的X波段、L/C波段雙極化三個波段獨立的天線 完成了高分辨率的全球三維測量，顯示了不同頻段和不同極化下天線可以帶來更多的目標 信息。但由于三個獨立的天線，天線龐大而笨重，總重量超過3噸。因此，克服這些問題最 有效的辦法就是采用天線共口徑設計。在過去20年中，國內外有不少提出雙頻段雙極化天 線設計。目前按陣面分布結構大致可以分為2類：（1)打孔單元/貼片方案，打孔貼片/貼 片，環(huán)天線/貼片和十字貼片/貼片等結構。（2)交織結構，如貼片和振子/槽交織等，綜合 運用了各種饋電方式。
[0006] 然而上面提到的這些雙頻段多極化天線基本上都是采用微帶貼片天線，微帶貼片 天線的缺點是交叉極化高、不同極化之間的隔離度低、天線效率低等問題。 【實用新型內容】
[0007] 為了解決上述雙頻段多極化共口徑天線存在的不足之處，本實用新型提供一種完 全使用波導縫隙結構實現(xiàn)雙頻段多極化共口徑波導縫隙天線。
[0008] 實現(xiàn)上述目的的具體技術方案如下：
[0009] 一種雙頻段多極化共口徑波導縫隙天線包括長度相等的L波段垂直極化天線、C 波段垂直極化天線和C波段水平極化天線；且均為波導縫隙天線；所述C波段垂直極化天 線和C波段水平極化天線組成C波段雙極化天線陣位于上部，L波段垂直極化天線位于下 部；所述L波段垂直極化天線、C波段垂直極化天線和C波段水平極化天線都是通過同軸連 接器在天線波導管中心饋電，同軸連接器與波導管形成3dB功分器；實現(xiàn)對L波段垂直極化 天線、C波段垂直極化天線和C波段水平極化天線的激勵作用。
[0010] 優(yōu)化的結構設計方案如下：
[0011] 所述L波段垂直極化天線由具有第一寬邊輻射縱縫的雙脊波導管1和第一同軸連 接器7組成，雙脊波導管1的頂部均布設有四條第一寬邊輻射縱縫4,第一同軸連接器7設 于雙脊波導管1的底部中心，形成一個T字形接頭的功分器來實現(xiàn)饋電；
[0012] 所述C波段垂直極化天線由四根兩端封閉的垂直極化波導管2組成，所述垂直極 化波導管2為單脊波導管，每根垂直極化波導管2的寬邊中心線兩側均布設有第二寬邊輻 射縱縫5 ;每根垂直極化波導管2的下邊中心位置設有第二同軸連接器8,第二同軸連接器 8伸入雙脊波導管1的內腔，其外導體和介質與雙脊波導管1內腔的底壁相接觸；第二同軸 連接器8與垂直極化波導管2內的第二饋電脊構成T形結構，形成一個3dB功分器；
[0013] 所述C波段水平極化天線由四根兩端封閉的水平極化波導管3組成，所述水平極 化波導管3為單脊波導管，每根水平極化波導管3上均布設有窄邊輻射斜縫6,窄邊輻射斜 縫6連通著兩側窄邊；每根水平極化波導管3的下邊中心位置設有水平同軸連接器9,四根 水平極化波導管3中的三根水平同軸連接器9伸入雙脊波導管1的內腔，其外導體和介質 與雙脊波導管1內腔的底壁相接觸；另一水平同軸連接器9位于雙脊波導管1的外部；水平 同軸連接器9與水平極化波導管3的水平饋電脊構成T形結構，形成一個3dB功分器。
[0014] 四根垂直極化波導管2和四根水平極化波導管3,上下交錯排列，且垂直極化波導 管2的頂面和水平極化波導管3的底面在同一水平面上，形成C波段雙極化天線陣；
[0015] 所述L波段垂直極化天線位于C波段雙極化天線底部，所述四條第一寬邊輻射縱 縫4分別位于垂直極化波導管2和水平極化波導管3之間。
[0016] 本實用新型的有益技術效果體現(xiàn)在以下方面：
[0017] 1、本實用新型充分利用通過在波導內加脊來壓縮波導的結構尺寸，在同樣的物理 口徑面積上實現(xiàn)了多個波導縫隙天線共用。與雙頻段多極化微帶共口徑天線相比較，該天 線效率高、極化隔離度高、交叉極化低、功率容量大等優(yōu)點；
[0018] 常規(guī)的雙頻段多極化共口徑微帶形式的天線的效率通常只有60%，本方案中三種 天線都采用波導結構形式來實現(xiàn)。波導天線的優(yōu)點是損耗小，波導天線的效率可以達到 75%，甚至80% ;因此效率比微帶形式的天線效率高。經過加工測試樣件，本共口徑天線在C 波段天線的效率達到85%，L波段天線效率達到80% ;
[0019] 微帶形式雙極化天線的遠場交叉極化一般在_20dB左右。對于本方案中波導結構 形式L/C共口徑天線測試結果表明，C波段天線的遠場交叉極化低于-45dB，L波段天線遠 場交叉極化低于_35dB，交叉極化遠低于微帶形式雙極化天線；
[0020] 常規(guī)微帶形式的雙極化天線兩個極化之間的隔離度只有-20dB左右。本方案中 C波段雙極化天線之間的極化隔離度低于_45dB;
[0021] 2、本實用新型在L波段天線的上表面利用C波段雙極化天線的波導管下壁作為蓋 板，沒有增加額外的結構，因此結構緊湊，減輕了整個天線的重量。另外兩種頻段的天線可 以分開加工，加工完成后再進行焊接，沒有額外的增加天線的加工難度；
[0022] 3、由于本共口徑天線是雙頻段多極化，因此可以利用天線工作在不同頻段和不同 極化特性，增加天線的抗干擾能力。另外整個天線都采用波導結構，可以使用同一種材料來 制作，因此整個共口徑天線具有相同的膨脹系數(shù)，可以用做星載天線；
[0023] 4、整個共口徑天線是波導結構，天線的底面是水平的結構，而且結構牢固。因此可 以充分利用這種波導天線陣的地板結構作為支撐板，使有源設備與天線一體化集成安裝， 無須額外的增加天線的安裝板，降低了整個系統(tǒng)的重量。
【附圖說明】
[0024] 圖1本實用新型天線的整體外觀圖。
[0025] 圖2本實用新型天線的俯視圖。
[0026] 圖3本實用新型天線的A-A剖視圖。
[0027] 圖4本實用新型C波段垂直極化天線結構示意圖。
[0028] 圖5本實用新型C波段垂直極化天線同軸饋電與垂直極化波導管2的配合俯視 圖。
[0029] 圖6本實用新型C波段垂直極化天線組陣和L波段垂直極化天線的配合俯視圖。 [0030]圖7本實用新型C波段水平極化天線結構示意圖。
[0031] 圖8本實用新型C波段水平極化天線同軸饋電與水平極化波導管的配合俯視圖。
[0032] 圖9本實用新型C波段水平極化天線側視圖。