[发明专利]一种双频共口径波导缝隙天线

说明书

本发明涉及一种双频共口径波导缝隙天线。包括矩形脊波导的金属波导管，其顶部设有平行的两条肩臂，两条肩臂之间为凹槽，与金属波导管长度方向对应的两条肩臂的外侧均为扼流槽；每条肩臂内设有一个高频段脊波导，每条肩臂的顶面均布开设有高频直缝隙；与凹槽对应的金属波导管内设有低频段脊波导，凹槽的底部均布开设有低频直缝隙；金属波导管一端为天线的输入端，另一端为短路端或接匹配负载。本发明解决了现有技术中双频段扫描工作环境下，常规矩形波导缝隙天线因尺寸限制而无法实现扫描的问题；波导天线采用金属材料，热传导性能好，有利于特殊工程应用中的热控设计；本发明可大大缩小双频共口径天线的尺寸，结构简单，便于单独组成大型平面阵。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种双频共口径波导缝隙波导天线及该天线构成的天线阵。

背景技术

为解决空间尺寸问题，共口径天线技术得到了快速发展。与传统阵列天线中采用同一天线单元形式不同，共口径天线由多种不同形式天线单元构成。

共口径天线组阵单元的形式主要有微带贴片、微带振子、缝隙等，现有文献中多采用微带贴片天线组成共口径天线阵，常利用双层辐射贴片，通过选择合适的低频单元形式以减少对高频段天线的影响，但这种结构需要双层或者多层介质。

现有的技术中，Krishna Naishadham，RongLin Li,等人提出的双频共口径折叠振子天线，采用两种相似结构的折叠振子天线作为单元，通过同轴馈电的形式，获得了-25dB的交叉极化，但其介质选取纸质材料，机械强度差，无法适应机载或星载等复杂环境，难以实现工程化。Meng Wei,Hong Deng,等人提出的一种X/Ka双频共口径微带天线阵列，频率比3.7，但其采用5层介质结构，天线加工复杂，所用的多种材料之间膨胀系数不同容易导致变形，层间脱离等隐患。

上述微带天线都存在结构复杂，加工难；易变形、层间脱离；热传导性能低差；加工成天线阵之后自身结构强度低；制造方法复杂成本高等问题。波导缝隙天线由于具有体积小、结构紧凑、机械强度好、可靠性高、使用寿命长等优点，并且在波导内腔加载馈电单脊或双脊可以扩展工作带宽，同时缩小腔体尺寸，减轻重量，因此成为上述雷达天线的优选方案之一。

现有的技术中，共口径波导缝隙天线多用于实现双极化，如北京理工大学的罗浩设计的毫米波双极化波导缝隙天线等，少有实现共口径双频段的形式。Yuan-Yun Liu,Feng-we Yao等人提出的双频共口径单脉冲波导天线，两种频段天线极化相同，该天线将两种频段的波导缝隙分布在同一口径面上，但其不考虑扫描问题，整体口径尺寸较大。

现有的技术中，所要解决的技术问题在于：双频段工作环境下，对于高频段中心频率35.75G，天线方向图要达到垂直缝隙方向正负15°的扫描，则单元间距最大不能超过6.7mm，而对于低频段中心频率16G，要保证电磁波能在矩形波导管中传输，则矩形波导横截面宽边尺寸要大于9.4mm，同时天线方向图要达到垂直缝隙方向正负15°的扫描，则单元间距最大不能超过15mm。在此尺寸限制下，若采用常规波导缝隙天线，将两种频段的天线单元交叉排布在同一水平面上，则高频段无法实现扫描，且易导致天线交叉极化、天线互耦等性能严重恶化。

发明内容

为了解决现有技术中双频段扫描工作环境下，常规矩形波导缝隙天线因尺寸限制而无法实现扫描，以及常规微带天线结构复杂，加工难；易变形、层间脱离；热传导性能低差；加工成天线阵之后自身结构强度低的问题，本发明提供一种双频共口径波导缝隙天线。

一种双频共口径波导缝隙天线包括金属波导管1；

所述金属波导管1的横截面为矩形，顶部设有平行的两条肩臂2，两条肩臂2之间为凹槽3，与金属波导管1长度方向对应的两条肩臂2的外侧均为扼流槽6；

与金属波导管1长度方向对应的每条肩臂2内设有一个高频段脊波导21，每条肩臂2的顶面均布开设有高频直缝隙4，长度方向上相邻高频直缝隙4之间的间距相等；