[发明专利]基于单脊蛇形波导的频相混合电扫双缝阵列天线

说明书

本发明属于雷达天线技术领域，具体为基于单脊蛇形波导的频相混合电扫双缝阵列天线。其包含多根并列放置的蛇形单脊波导双缝阵。在沿波导线方向进行频扫，垂直于波导线方向则通过移相器来控制波束扫描。蛇形单脊波导由波导同轴过渡段、陡变折叠段、缓变折叠段和开在陡变折叠段上的双缝组成。波导两端设计有波导同轴过渡段，可以方便的用同轴线来馈电和接吸收负载；蛇形线在开有缝隙的一端采用陡变的结构而在下端采用缓变的结构；开在陡变折叠线上的双缝间按相同方向倾斜，而双缝内则按相反的方向倾斜。本天线的成本低；而与采用体移相器的阵列相比，结构更简单，损耗更小，性能更稳定。

技术领域

本发明属于雷达天线技术领域，具体涉及一种频相混合电扫的脊波导双缝阵列天线，尤其涉及由多根单脊蛇形波导双缝阵列天线并列组成的两维电扫阵列天线。

背景技术

波导缝隙天线因其低损高增益、低剖面和结构稳定等优良特性而在通讯和雷达领域得到了广泛的应用。波导缝隙的形式多种多样，常用的有宽边偏置缝隙、窄边倾斜缝隙、脊波导双缝等。但是由于金属波导尺寸和缝隙辐射原理的限制，缝隙波导阵往往只能在一个面上进行电扫，这就大大限制了波导缝隙阵列的应用范围。

相控阵因其高数据率、快捷而精确的波束转换能力等优点在军事上等到了广泛的应用，但是由于其高昂的成本，因此其应用领域受了非常大的限制。为了能够将相控阵的成本降低，使其优越的性能能够发挥出更大的价值，因此发展出了各种各样的方案，如Rotman透镜，铁氧体体移相器等。

上述提到的廉价的方案，都有各种各样的问题，如结构复杂、损耗大以及性能不稳定等。

发明内容

本发明旨在突破原缝隙阵列天线只能在一个维度进行电扫描的限制，提供一种廉价的可以进行两维电扫的性能稳定的波导缝隙阵列天线。

本发明提供的波导缝隙阵列天线，是基于单脊蛇形波导的频相混合电扫双缝阵列天线，其主体结构为一根蛇形单脊波导管，波导管的两端都开路；蛇形单脊波导管通过法兰与同轴波导适配器连接，一端通过同轴线进行馈电，另一端则接匹配负载；

所述的蛇形单脊波导管，由陡变的折叠部分和缓变得折叠部分组合而成，陡变折叠部分构成波导管上半部的结构，而缓变折叠部分则构成波导管下半部的结构；

在陡变折叠部分的脊边上开有双缝，双缝之间的倾斜角度相同，而双缝内的倾斜角度则相反。

所述同轴波导适配器按切比雪夫四节匹配的方式设计。

所述法兰在垂直于波导线的方向与脊波导的尺寸一样，并沿波导线方向进行扩展。这是为了使并列放置的蛇形单脊波导缝隙阵之间的距离尽可能的小，以增大阵列沿波导线方向的扫描角度；在沿波导线方向法兰的尺寸要比脊波导的尺寸大，这是为了将同轴波导转换段与主体结构稳定的连接在一块。

所述陡变折叠部分由两段竖直方向的脊波导、两段四分之一圆弧和一段水平方向的脊波导组成，陡变折叠部分的竖直脊波导之间共用一波导壁，这是为了尽量减小沿波导线方向的缝隙之间的距离，使得频扫的角度可以最大；而采用陡变折叠结构的设计是为了尽量减小由于不连续部分产生的高阶模式对辐射方向图的影响，另外这样的结构设计也是为了降低天线阵列的回波损耗。

所述缓变折叠部分由两端曲率半径较大的弧线组成，这是为了尽可能的利用折叠波导线下方的空间，尽量的减小整体结构的厚度。

所述双缝开在陡变折叠部分的脊边上，双缝内的两个缝隙之间倾斜的角度相反，这是因为脊边上的电流方向相反；双缝之间的倾斜角度相同，这是为了防止没有衰减完全的高阶模式对辐射方向图产生影响；双缝所在脊边加厚，以提高结构的稳定性并且使缝隙共振。

其中，同轴波导适配器端部设有同轴接口，该同轴接口可以直接插拔，不需要额外的电连接措施，通过螺丝与同轴波导过渡段机械连接在一块。