[发明专利]一种高交叉极化的波导缝隙阵天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种高交叉极化的波导缝隙阵天线，特别是涉及对称脊波导宽边中心开缝天线微扰金属膜片的应用，属于天线技术领域。 

背景技术

由波导缝隙天线的辐射原理可知，通过切断波导表面电流的流线来激励电场，激励强度与截断处电流的密度以及缝隙的长度有关。波导表面的电流分布如图1所示。 

波导辐射缝隙的切缝形式如图2所示。通常波导窄边切缝天线的缝隙形式如图中缝隙4所示，宽边切缝的缝隙形式如图中缝隙1所示。缝隙1开在波导宽边中心线偏置X处，在常规波导中，开在波导宽边中心线处的缝隙由于不切割表面电流，所以不能产生辐射场。 

一般的波导是关于中心线对称的，对主模而言，开在波导中心线的纵向缝隙由于不切割电流线，所以不产生辐射场。Julius green和Harold Slmitkin等人所提出非对称脊波导宽边开缝缝隙阵天线。由于不对称脊波导沿宽边中心线两边不对称，使得波导内场中心发生了位移dx，缝隙开在波导宽边中心线上，而不在波导内场的中心线上，因此该缝隙能够产生辐射场，图3所示为宽边中心开缝的不对称脊波导。通过改变脊波导的不对称程度，就可以控制波导内场中心的位置，从而达到改变场中心位移dx，以控制缝隙的辐射电平，实现天线口径的加权。 

为了补偿相邻单元之间180°的相位差，在不对称脊波导中心线开缝的阵列天线中，必须使用波导不对称段的方向来进行补偿。相邻缝隙对应的脊波导段的相接处，存在槽深b1及b2的不连续性，为了减小不连续性的影响，同时也为了加工的方便，在不连续处采用圆弧过渡。如图4所示。 

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的设计难度大，产品加工周期长，产品质量重的不足，提供一种对称脊波导宽边中心开缝天线的设计。 

本发明的技术解决方案一是：一种高交叉极化的波导缝隙阵天线，包括脊波导、脊、波导辐射缝隙还包括微扰金属膜片，在脊波导的内部，脊两侧的脊槽深度相等；波导辐射缝隙位于脊波导宽边的中心线上；微扰金属膜片的数量与波导辐射缝隙的数量一致，相邻两个微扰金属膜片交错的处于相邻两个波导辐射缝隙的两侧，用于补偿相邻两个波导辐射缝隙之间180°的相差。 

本发明技术方案二是：一种高交叉极化的波导缝隙阵天线，包括脊波导、脊、波导辐射缝隙；脊波导、脊、波导辐射缝隙构成不对称脊波导内腔结构，还包括微扰金属膜片，微扰金属膜片的数量与波导辐射缝隙的数量一致，相邻两个微扰金属膜片交错的处于相邻两个波导辐射缝隙的两侧。 

本发明技术方案三是：一种高交叉极化的波导缝隙阵天线，包括矩形波导和波导辐射缝隙；其特征在于：还包括微扰金属膜片，微扰金属膜片的数量与波导辐射缝隙的数量一致，相邻两个微扰金属膜片交错的处于相邻两个波导辐射缝隙的两侧。 

所述的波导辐射缝隙处于矩形波导的宽边中心线上。 

所述的波导辐射缝隙的宽度为w，w的选取范围为0<w<s，s为脊的宽度。 

所述的波导辐射缝隙的数量大于等于2个。 

所述的微扰金属膜片的高度h的选取范围为0<h<d；厚度e的选取范围为0<e<s/2；长度L的选取范围为(λ_g/4)<L<(3λ_g/4)，其中λ_g为所选取波导对应工作频率下的波导波长，s为脊的宽度，脊的高度=b-d。 

所述的微扰金属膜片的形状为长方体，或者圆柱体或不规则形体。 

本发明的设计原理：通过在波导腔体内部加入一定尺寸的金属膜片，其作用是改变在波导宽边内壁缝隙两侧的电流线流经路径，从而获得等效的缝隙偏置量dx；通过金属膜片的插入深度来调节辐射缝隙的等效偏置量dx，从而实 现辐射缝隙的幅度加权。 

本发明与现有技术相比有益效果为： 

1、本发明通过对传统不对称脊波导宽边中心缝隙天线阵设计方法的改进，采用对称脊波导宽边中心开辐射缝隙设计，并在缝隙边缘处向波导内腔方向加载微扰金属膜片的方法，降低了天线整体的设计难度。 

原有的设计方法对于不同的场中心偏置量dx，缝隙对应的波导截面b1、b2都不一样，并且b1、b2在控制dx的同时，还必须保证波导波长不变，设计难度较大。本文所提出的设计方法，b1、b2选取相同的值，通过在缝隙一侧加载金属膜片的高度h控制dx，由于加载的金属膜片的厚度e可以控制在加工所允许的尽可能小的尺寸，其沿波导内腔方向的加载不会对传播方向波导波长造成明显影响。所以，该设计方法可以降低天线整体的设计难度。