[发明专利]一种毫米波圆极化平板裂缝阵天线

说明书

技术领域

本发明涉及平板裂缝天线领域，特别是涉及一种毫米波圆极化平板裂缝阵天线。

背景技术

随着现代战场态势的错综复杂化，战场环境较之以前更加恶劣，在这种形式下，要求通信系统能够全天候工作在沙、尘、雾等各种复杂环境和战场态势中。这就要求射频前端中的天线既要工作在毫米波频段，又要具有圆极化性、高增益特性和完美的和差波束覆盖性，可见，毫米波圆极化天线具有广泛的应用价值，前景广阔。

微带天线近年来发展态势迅猛，形式多种多样，在实现圆极化的方法上有其独特的优势。但是在毫米波频段，其缺点也比较明显，表面波效应强、功率容量小，增益偏低。波导裂缝天线可避开这些缺点，业内均采用波导宽边缝阵天线加装圆极化罩，由于天线工作在毫米波频段，极化罩生产一致性差，馈电网络中的串馈设计及波导内单元间的互扰现象导致指标随尺寸变化敏感，差波束对和波束的覆盖率一般只做到95％。尽管通过调校工艺参数可满足设计指标要求，但合格率不高，后期调试工作量大，导致天线批量生产性差。这种常规设计的天线长时间使用，极化罩有可能受环境的影响，导致天线性能下降。由于极化罩和天线是独立零件组装而成，如要达到抗冲击振动的要求，电装工艺流程须严格控制，并对天线罩和线极化天线进行整体灌封。上述做法，如要提高成品率，需用较为高昂的代价去控制极化罩的生产工艺流程和天线的电装工艺流程。

常规毫米波波导宽边缝阵天线，为了简化馈电网络设计，通常都是串馈、并馈混合使用，由于串馈因素存在，直接导致加工精度变高，频带内指标容易恶化。

发明内容

本发明的目的是在解决上述现有问题上，提供一种毫米波圆极化平板裂缝天线，一改业内波导宽边缝阵天线加圆极化罩的方案，采用无极化罩平板裂缝阵天线的方案，通过优化馈电网络设计及调校子阵个数可使加工难度大大降低，生产的一致性大幅度提高，无调试工作量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种毫米波圆极化平板裂缝阵天线，包括自上而下叠合在一起的天线辐射层、天线耦合层、天线馈电层和天线接收层；

所述天线辐射层，包括多个天线单元，所述每个天线单元由喇叭单元、辐射缝隙、辐射匹配块组成，一个喇叭单元为一个喇叭子阵；

所述天线馈电层，包括馈电缝隙、馈电波导和馈电匹配块，共同形成馈电网络；

所述天线辐射层的天线单元采用无极化罩设计，选用喇叭子阵实现圆极化辐射。

上述技术方案中，所述喇叭单元选用双模角锥喇叭。

上述技术方案中，所述喇叭单元依靠45度斜缝馈电，在喇叭内激励两种空间电场相互正交、幅度相等的不同模式的电磁波，这两种电磁波在喇叭中的相速度是不同的，两种模式的电磁波在喇叭口径面上形成90度相位差，并在自由空间叠加形成圆极化电磁波。

上述技术方案中，所述天线馈电层的馈电网络采用全并馈设计，馈电网络对每一个天线单元分别进行馈电时，馈电网络以树状分支形式馈给每两个天线单元，两天线单元内部以辐射波导匹配块进行并行功分。

上述技术方案中，所述并行功分时采用一节长度为11mm的辐射波导实现无空间分支的功率分配。。

以现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明采用无极化罩设计，具有圆极化性、高增益特性和完美的差波束覆盖性，差波束对和波束的覆盖率达100％；

采用全并馈设计彻底避免了传统裂缝阵天线中的串联馈电，使其指标相对于结构尺寸的变化不再敏感，一定程度上拓展了带宽，其馈电网络可应用到其他更宽频带的场合；

与现有技术相比，降低了电装工艺难度，生产的一致性大幅度提高，无后期调试工作量，天线环境适应性增强，降低了生产成本。

附图说明

本发明将通过实施例并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的顶视结构分解图；

图2是本发明的底视结构分解图；

图3为本发明的辐射层示意图；

图4为本发明的耦合层示意图；

图5为本发明的馈电层示意图；

图6为本发明的接口层示意图；

1是辐射层   2是耦合层  3是馈电层   4是接口层   5是喇叭子阵   

6是辐射波导  7是耦合波导  8是馈电波导  10是辐射缝隙 

  11是耦合缝隙  13是接口缝隙  15是接口波导  17是辐射匹配块   

18是耦合匹配块    19是馈电匹配块   。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。