[发明专利]相位幅度阻抗校准的平面喇叭天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种平面喇叭天线，尤其是一种相位幅度阻抗校准的平面喇叭天线。

背景技术

喇叭天线在卫星通信、地面微波链路及射电望远镜等系统中有着广泛的应用。但是，三维喇叭天线的较大的几何尺寸和与平面电路工艺的不兼容使得它的成本较高，从而限制了其应用的发展。近年来，基片集成波导技术的提出和发展很好的促进了平面喇叭天线的发展。基片集成波导有尺寸小、重量轻、易于平面集成和加工制作简单等优点。基于基片集成波导的基片集成波导平面喇叭天线除了具有喇叭天线的特点外，还很好的实现了喇叭天线的小型化、轻型化，而且易于集成在微波毫米波平面电路中，但传统的基片集成波导平面喇叭天线的增益相对比较低，其原因在于由于喇叭口不断的张开，导致电磁波传播到喇叭口径面时出现相位不同步，口径电场强度的相位分布不均匀，辐射方向性和增益降低，而且口径面上电磁波的波阻抗不同于自由空间的波阻抗，在介质与喇叭分界面上引起了电磁波反射、影响了天线的回波损耗和辐射性能；另外口径面上电磁场的幅度也很不均匀，中间大两边小，这也影响天线的辐射性能。目前已有采用介质加载、介质棱镜等方法，矫正喇叭口径场相位的不同步，但是这些方法都不能改善口径面上喇叭天线与自由空间波阻抗的不一致，也不能改善口径面上电磁场幅度分布的均匀性，而且这些相位校准结构增加了天线的整体结构尺寸。

发明内容

技术问题:本发明的目的是提出一种相位幅度阻抗校准的平面喇叭天线，该平面喇叭天线内部嵌有金属化过孔阵列用以矫正天线口径面上电磁波的相位不一致、幅度的不均匀以及天线与自由空间波阻抗的不一致，提高天线的口径效率和增益，减少天线的反射。

技术方案：本发明的相位幅度阻抗校准的平面喇叭天线包括设置在介质基板上的微带馈线、基片集成波导喇叭天线和内嵌金属化过孔；所述微带馈线的一端是天线的输入输出端口，微带馈线的另一端与基片集成波导喇叭天线的窄端口相接；基片集成波导喇叭天线由位于介质基板一面的第一金属平面、位于介质基板另一面的第二金属平面和穿过介质基板连接第一金属平面和第二金属平面的两排金属化过孔喇叭侧壁组成；基片集成波导喇叭天线中内嵌的金属化过孔连接第一金属平面和第二金属平面，并构成金属化过孔阵列；中间金属化过孔阵列、左边金属化过孔阵列和右边金属化过孔阵列在喇叭天线中形成第一介质填充波导、第二介质填充波导、第三介质填充波导和第四介质填充波导。

金属化过孔阵列中，中间金属化过孔阵列位于基片集成波导喇叭天线的两个侧壁中间的位置，并把基片集成波导喇叭天线分为左右对称的两部分，在中间的金属化过孔阵列的两侧，对称的有左边介质填充波导和右边介质填充波导。

中间金属化过孔阵列是由头端直线段、多边形和尾端直线段三段相连构成，中间金属化过孔阵列的头端靠近基片集成波导喇叭天线的窄端口，中间金属化过孔阵列的尾端在天线口径面。

金属化过孔阵列中，左边金属化过孔阵列把左边介质填充波导分成第一介质填充波导和第二介质填充波导，右边金属化过孔阵列把右边的介质填充波导分成第三介质填充波导和第四介质填充波导。

左边金属化过孔阵列和右边金属化过孔阵列形状都是由头端直线段、多边形和尾端直线段三段相连构成，左边金属化过孔阵列和右边金属化过孔阵列的头端都朝着喇叭天线的窄端口的方向，左边金属化过孔阵列和右边金属化过孔阵列的尾端在天线口径面上。

中间金属化过孔阵列、左边金属化过孔阵列和右边金属化过孔阵列中的头端直线段或者尾端直线段的形状可以是直线、折线或指数线等，其长度可以是零或者是有限长度；中间金属化过孔阵列、左边金属化过孔阵列和右边金属化过孔阵列中的多边形可以是三角形、四边形、五边形或其它多边形，多边形的一条边或者多条边的形状可以是直线、弧线或其它曲线。

左边介质填充波导、右边介质填充波导、第一介质填充波导、第二介质填充波导、第三介质填充波导和第四介质填充波导的宽度均要保证其主模可以在左边介质填充波导、右边介质填充波导、第一介质填充波导、第二介质填充波导、第三介质填充波导和第四介质填充波导中传输而不被截止。

第一介质填充波导、第二介质填充波导、第三介质填充波导和第四介质填充波导的一端均朝着天线窄端口的方向，第一介质填充波导、第二介质填充波导、第三介质填充波导和第四介质填充波导另一端均在天线口径面上，并且第一介质填充波导、第二介质填充波导、第三介质填充波导和第四介质填充波导在天线口径面上端口的宽度一样；第一介质填充波导、第二介质填充波导、第三介质填充波导和第四介质填充波导在天线口径面端口的波阻抗都等于自由空间的波阻抗。