[发明专利]一种提高波束成形网络器件端口隔离度的结构

说明书

本发明公开了一种提高波束成形网络器件端口隔离度的结构，所述结构包括：透镜，透镜上设有多个波束端口，波束端口通过馈线引入透镜腔，馈线通过渐变结构与透镜腔相连，透镜腔的另一端通过相位延迟馈线连接到多个阵列端口，在相邻的渐变结构之间连接有至少一条互耦抑制传输线。实现了提高邻近端口间的隔离度，且具有不损失能量、易于加工、结构紧凑的技术效果。

技术领域

本发明涉及波束成形网络器件领域，具体地，涉及一种提高波束成形网络器件端口隔离度的结构。

背景技术

波束成形网络器件是只一类具有多输入、多输出端口的无源微波网络器件，具体形式有Rotman透镜、Bootlace透镜。波束成形网络的一般结构如图1所示，多个波束端口(Beam Ports)通过馈线引入透镜腔(Lens Cavity)，透镜腔的另一端通过特殊计算的相位延迟馈线连接到多个阵列端口(Array Ports)，在阵列端口连接天线构成天线阵列。所有传输线通过渐变结构与腔体相连，以实现阻抗变换。当从不同波束端口(Beam Ports)馈入信号时，天线阵列的辐射波束具有不同的指向，从而形成多波束。基于无源器件的互易性，波束成形网络即可用于发射多波束、也可以用于接收多波束。其传输线形式有微带线式、带状线式和波导腔体式。

波束成形网络器件是一种低成本的模拟多波束扫描器件，通过切换不同的端口可以同时发射或接受不同方向的电磁波，形成多方向的定向信号覆盖和探测，在雷达、通信、成像等领域有广泛应用。

由于受到阵列天线波束扫描的原理限制，天线阵列的单元间距一般要小于1/2波长，所以波束成形网络中连接透镜腔体和传输线的渐变结构紧密排列，从而导致相邻端口间会产生强耦合降低相邻端口的隔离度。目前常用的提高隔离度的方法是在相邻端口之间插入一个吸收端口，将相邻端口的渐变结构边缘的电流吸收，避免电流的直接传入从而降低互耦。此种方式会导致一部分能量的浪费，且增加的吸收端口会增大波束成形网络的尺寸，不易于小型化以及阵列的密集化设计。

发明内容

本发明提供了一种提高波束成形网络器件端口隔离度的结构，解决了现有的不足，实现了提高邻近端口间的隔离度，且具有不损失能量、易于加工、结构紧凑的技术效果。

为实现上述发明目的，本申请提供了一种提高波束成形网络器件端口隔离度的结构。所述结构包括：透镜，透镜上设有多个波束端口，波束端口通过馈线引入透镜腔，馈线通过渐变结构与透镜腔相连，透镜腔的另一端通过相位延迟馈线连接到多个阵列端口，在相邻的渐变结构之间连接有至少一条互耦抑制传输线。当相邻渐变结构间为单条互耦抑制传输线时，通过互耦抑制传输线传播路径与绕过渐变结构的传播路径的波程差为半波长；当相邻渐变结构间连接多条互耦抑制传输线时，靠近渐变结构开口处的第一条互耦抑制传输线与单条互耦抑制传输线时设置相同，后续互耦抑制传输线的传输路径较前一条互耦抑制传输线路径的波程差为半波长。

这类新结构是在相邻渐变传输线间插入一段或多段互耦抑制传输线，采用直接传导或耦合的方式将各端口部分功率的信号导入相邻端口中，利用互耦信号传输路径与互耦抑制传输线传输路径的波程差，抵消互耦信号，从而提高端口隔离度。

其中，互耦抑制传输线所采用的传输线形式包含微带线、带状线和波导，具体形式与所设计的波束成形网络的传输线形式一致，因此可以与波束成形网络一体加工制造。

互耦抑制传输线的数量可以是单条或多条，多条互耦抑制传输线之间的路径差约为1/2波长，做微调优化可以增加互耦抑制的带宽。

因为只要满足互耦信号路径与多条互耦抑制传输线路径之间的传播路径差约为1/2波长就可以实现互耦抑制，那么互耦抑制传输线的两端可以连接在渐变传输线的任意位置。