[发明专利]一种宽频带低剖面平板缝隙阵列天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种宽频带低剖面平板缝隙阵列天线，属于平板缝隙天线技术 领域。

背景技术

目前常用的平板天线形式主要有微带阵列天线和波导缝隙阵列天线。微带 阵列天线具有剖面低、重量轻、易于加工等优点，但是当频率升高或天线阵列 规模变大时，微带天线由于导体损耗和介质损耗导致其插损增大，效率大大降 低无法满足高频率和高增益的应用。

波导缝隙阵列天线分为波导缝隙行波阵和驻波阵两种形式，波导缝隙天线 具有没有介质损耗，效率较高且性能稳定的优点，但是波导缝隙行波阵天线波 束指向随频率变化导致天线波束在宽频带范围内指向不一致从而导致波导缝隙 行波阵一般情况下只能在极窄的带宽内应用，频带无法展宽，限制了波导缝隙 行波阵天线的应用；波导缝隙驻波阵由于本质上是谐振天线，一旦频率偏离谐 振频率，方向图、副瓣电平等电性能指标会发生明显恶化，从而导致波导缝隙 驻波阵天线只适用于窄频带应用，且带宽与阵列天线规模成反比，例如当天线 增益达到30dB时，带宽只能做到3%左右，为了展宽波导缝隙驻波阵天线带宽， 通常需要对天线进行分区馈电，导致馈电网络复杂，设计难度增大，因此如何 展宽波导缝隙天线的带宽成为行业内的一个热点和难点问题，金剑在《宽带单 脊波导缝隙阵列天线设计》中采用多级功分网络进行分区馈电实现了一种宽带 波导缝隙天线的设计，带宽达到11.3%，但是功分网络采用立体布局，即网络 所在平面与阵列天线面垂直，因此天线总厚度非常高、体积大，难以满足低剖 面、宽频带、高效率平板天线的需求，所以现在急需研究一种宽频带、高效率、 剖面低的天线，适用于多种应用场合。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种宽频带低剖面 平板缝隙阵列天线，解决了传统平板天线频带窄、效率低、剖面高的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种宽频带低剖面平板缝隙阵列天线包括宽频带低剖面平板缝隙天线单元 和波导馈电网络，其中宽频带低剖面平板缝隙天线单元包括辐射方腔、辐射缝、 激励波导腔、激励缝和馈电波导；用于提高辐射口径效率和增加相邻辐射缝之 间隔离度的辐射方腔位于辐射缝正上方，相邻辐射缝之间的距离与相邻辐射方 腔之间的距离相等；激励波导腔四个角的上表面开有个辐射缝，个辐射缝紧贴 激励波导腔的侧壁；激励缝位于激励波导腔的正下方；馈电波导的上表面开有 激励缝且馈电波导一端短路；波导馈电网络与多个宽频带低剖面平板缝隙天线 单元的馈电波导的另一端相接实现对缝隙阵列天线的馈电，波导馈电网络与多 个宽频带低剖面平板缝隙天线单元的馈电波导分布在同一平面；所述波导馈电 网络由若个等臂长等功分和等臂长不等功分波导H-T功分器级联而成。

所述辐射方腔的高度与天线的增益有关，辐射方腔的高度越高，天线增益 提高的越多。

所述辐射缝的形状决定了天线线极化的极化状态。

所述辐射缝开在激励波导腔短路表面，且在紧靠侧壁处。

所述激励缝位于馈电波导上表面偏离波导中心线a/4处。

所述馈电波导由规则矩形波导改变部分宽边和窄边尺寸变形而成。

所述等臂长不等功分波导H-T功分器包括波导输入臂、第一波导输出臂、 第二波导输出臂、功率分配膜片、阻抗相位调节块和阻抗调谐膜片，波导输入 臂、第一波导输出臂和第二波导输出臂均为矩形开口波导，波导输入臂、第一 波导输出臂和第二波导输出臂组成T形结构，第一波导输出臂和第二波导输出 臂臂长相等且输出臂端口与波导输入臂宽边中心线延长线距离相等，波导输入 臂的两个波导窄边分别与第一波导输出臂、第二波导输出臂的其中一个波导窄 边相接，功率分配膜片位于波导输入臂宽边中心线延长线的一侧，阻抗相位调 节块紧靠功率分配膜片且位于波导输入臂宽边中心线延长线的另一侧，阻抗调 谐膜片位于波导输入臂与第一波导输出臂、第二波导输出臂的窄边连接处。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）本发明提出了一种宽频带高效率平板缝隙天线单元结构，采用多模波 导馈电结构克服了传统波导缝隙阵列天线由于谐振天线本质而导致的带宽窄的 缺点；对多模波导的激励采用了缝隙耦合结构，与常规的采用波导口进行激励 的方式相比，此种形式具有更低的剖面；在辐射缝隙的上方引入辐射方腔，不 但增加相邻辐射缝单元之间的隔离度，同时提高了口径效率；与传统波导缝隙 天线相比，此种天线形式效率更高。