[发明专利]同轴线缝隙天线

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种用于合成孔径雷达成像的天线。

背景技术

在合成孔径雷达（SAR）成像领域，随着分辨率的提高，对天线带宽提出了更高的要求。目前，用于合成孔径雷达的天线主要有反射面天线、微带天线和波导缝隙天线等。反射面天线具有效率高、频带宽、制造成本低等优点，缺点是剖面较大，不利于空中平台应用，尤其是在星载平台。微带天线剖面低、重量轻、易于加工，但是由于导体损耗和介质损耗的影响,当天线增益大于30dB时,微带天线的效率只能做到20~40%。波导缝隙天线具有效率高、性能稳定、自身强度高等优点,但频带窄是其主要缺点，通常其带宽小于5%。为了提高其带宽，需要采用子阵技术，附加波导功分器对其分块馈电激励，因此会增加天线的体积和重量。

发明内容

为了进一步减小天线尺寸，尤其是天线的剖面高度，在10%的带宽内具有良好的驻波和方向图性能；本发明提供一种新的缝隙天线形式——在同轴线上开槽的同轴线缝隙天线。

同轴线缝隙天线包括管状金属的外导体和圆柱状金属的内导体组成的同轴线，所述天线本体为同轴线，同轴线的一端为馈电端口，另一端为短路面；以馈电端口为起点，在外导体上每隔一个波长开一条辐射缝，所述辐射缝为沿外导体径向的大半圆形，辐射缝的缝长为1/2波长，辐射缝的缝宽大于1mm；短路面和相邻辐射缝之间的间距为1/2波长。

所述同轴线的横截面为圆形或矩形或椭圆形。

两根同轴线缝隙天线的短路面相连接组成一根线源天线，从两个馈电端口反相馈电。

两根以上线源天线并联组成天线阵，相邻线源天线上的相邻辐射缝之间的间距为1/2波长。

本发明同轴线缝隙天线的体积小，其横截面积可压缩至波导缝隙天线截面的25%；重量轻，其重量约是波导缝隙天线的40%左右；同轴线缝隙天线的频带和效率与波导缝隙天线相当，但制造成本低，在10%的带宽内具有良好的驻波和方向图性能。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为图1的横剖图。

图3为由两根同轴线缝隙天线组成一根线源天线的示意图。

图4为图3的横剖图。

图5为在图3的基础上四根并列的线源天线组阵的示意图。

图6为频率14.25GHz～15.75GHz的线源驻波图。

图7为本发明在14.25GHz、15GHz、15.75GHz与线源垂直面波瓣图。

图8为图4所示结构在14.25GHz、15GHz、15.75GHz与线源垂直面波瓣图。

图9为图4所示结构在14.25GHz、15GHz、15.75GHz与线源平行面波瓣图。

上图1、图2和图3中序号：外导体1、辐射缝2、内导体3、馈电端口4、短路面5、介质支撑6、第一线源天线7、第二线源天线8、第三线源天线9、第四线源天线10。

具体实施方式

下面结构附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。

实施例1：

参见图1和图2，同轴线缝隙天线包括圆管状金属的外导体1和圆柱状金属的内导体3组成的同轴线，外导体1和内导体3之间设有介质支撑6。同轴线为天线本体，同轴线的一端为馈电端口4，另一端为短路面5，同轴线的直径a为半波长；以馈电端口4为起点，在外导体1上每隔一个波长开一条辐射缝2，即相邻辐射缝2之间的间距c为一个波长。辐射缝2为沿外导体1径向的大半圆形，辐射缝2的缝长为1/2波长，辐射缝2的缝宽大于1mm；短路面5和相邻辐射缝之间的间距b为1/2波长。

该天线的频率为2.4GHz，为全向天线，可广泛用于通信领域。

实施例2：

参见图3和图4，两根同轴线缝隙天线的短路面5相连接组成一根线源天线，从两个馈电端口4反相馈电，这样可以有更宽的带宽。由图4可见，外导体1为矩形金属管，内导体3为圆柱形金属，该天线的中心频率为15GHz，工作频率范围为14.25GHz~15.75GHz；该天线的线源驻波情况见图6，与线源垂直面波瓣情况见图7。

实施例3

由第一线源天线7、第二线源天线8、第三线源天线9和第四线源天线10错开位置排列组成天线阵，为三角形布阵，见图5。第一线源天线7、第二线源天线8、第三线源天线9和第四线源天线10的结构与实施例2的天线结构相同。相邻两根线源天线上的相邻辐射缝2之间的间距d为1/2波长。该天线阵的中心频率为15GHz，工作频率范围为14.25GHz~15.75GHz；这种布阵形式可有效抑制远区副瓣，图8为与线源垂直面的波瓣图，图9为与线源平行面的波瓣图。在10%的带宽内，具有良好的驻波和波瓣特性。