[发明专利]抛物反射面馈电多波束CTS平板天线

说明书

技术领域

本发明属于高增益天线技术领域，特别是一种结构简单、波束控制稳定性好、辐射效率高的抛物反射面馈电多波束CTS平板天线。

背景技术

天线作为传输中导行波与自由空间中电磁波的换能器件，担负着电磁信号的发射与接收，其性能的好坏和多样性直接影响到通信的质量。伴随着生活质量的改善，对天线性能参数要求越来越苛刻，要求其同时具备宽频带、高效率的特性。

平板波导CTS(Continuous transverse stub,连续横向枝节)天线技术，是由美国Hughes公司于20世纪90年代率先提出的，并研究发明了大量平面结构的CTS天线，形成了一系列成熟的天线产品。平板波导CTS阵列天线是在平板波导上连续开贯通的横向缝隙实现辐射，并通过在横向缝隙上增加金属枝节来减小反射，同时采用准TEM模进行馈电，具有很高的馈电效率和口径效率，是高增益天线的一个极为重要的方向。

随着雷达、电子战、无线通讯系统和监测系统的日益发展，多点通信成为发展的一个方向，多波束天线是实现这一应用的最佳选择；移动和卫星导航的快速发展使得倾斜波束天线成为无线通信系统中必不可少的部分。

申请号为201510902291.8的中国专利申请中公开了一种抛物反射面馈电的宽带高增益可扫描平板天线，包括阶梯式可变倾角连续切向枝节槽(VICTS)、串联馈电结构和抛物反射面馈电网络，该装置上层包含VICTS辐射单元和由上下两层圆盘状金属板构成的串联馈电结构；下层包含两层矩形金属板、一个喇叭形壳体和一个抛物面形金属板，喇叭形壳体位于抛物面形金属板的焦点处而与上下两层矩形金属板一端相连，上下两层矩形金属板的另一端与抛物面形金属板相连成半封闭结构；中层包括两片抛物面形状的金属片，连接上层结构中的下层圆弧形金属板和下层结构中的上层矩形金属板，通过串联馈电网络的上下圆盘状金属板之间的相对旋转实现波束扫描，通过上下两层机械转动角度控制天线H面的扫描角度。

虽然该装置具有宽频带、H面波束扫描等优点，但是该天线存在以下问题：1、该天线属于机械扫描，波束控制稳定性差，需要投入成本较高；2、虽然该天线的频带较宽，但由于天线频带宽度和效率的矛盾，其辐射效率较低，导致天线性能变差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抛物反射面馈电多波束CTS平板天线，波束控制稳定性好、辐射效率高。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种抛物反射面馈电多波束CTS平板天线，包括平板波导CTS阵列1、2个抛物反射面馈电盒21、22和6个波导喇叭31-36；

所述2个抛物反射面馈电盒21、22分别置于平板波导CTS阵列1的两端；

所述第一波导喇叭31置于第一抛物反射面馈电盒21的焦点处，其最大辐射方向指向第一抛物反射面馈电盒21的反射面中心，第四波导喇叭34置于第二抛物反射面馈电盒22的焦点处，其最大辐射方向指向第二抛物反射面馈电盒22的反射面中心；

所述第二、三波导喇叭32、33均置于过第一抛物反射面馈电盒21焦点的直线上，分别位于第一波导喇叭31的两侧；

所述第五、六波导喇叭35、36均置于过第二抛物反射面馈电盒22焦点的直线上，分别位于第四波导喇叭34的两侧。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1、波束控制稳定性好：通过在抛物盒馈源天线的焦点处放置几个波导喇叭，分别激励波导喇叭，实现H面电扫描功能，通过控制波导喇叭的间距控制扫描角度。在实现H面电扫描功能的同时，E面具有双对称倾斜波束的特点，利用优化算法得到对称阵列结构参数，在阵列两侧分别加相同的抛物盒馈源，产生两个相同的对称波束；通过控制阵列单元间距，改变E面波束倾斜角度。

2、第一旁瓣即为副瓣作为约束函数，优化出高辐射效率的天线口径衰减分布，结合hfss仿真得到的CTS单元宽度与衰减之间的曲线图，确定阵列各单元尺寸。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明抛物反射面馈电多波束CTS平板天线的三维结构示意图。

图2是图1中平板波导CTS阵列的剖视图。

图3是图1中平板波导CTS阵列各单元结构尺寸示意图。

图4是图1中金属光栅结构的结构尺寸示意图。

图5是图1中抛物盒天线三维结构示意图。

图6是图1中抛物盒天线的结构尺寸示意图。

图7是实施例中左侧三个波导喇叭单独馈电的E面方向图。

图8是实施例中左侧三个波导喇叭单独馈电的H面方向图。