[发明专利]一种基于缝隙加载的宽波束锥削槽天线

说明书

本发明涉及一种基于缝隙加载的宽波束锥削槽天线，至少包括：辐射体、微带传输线、介质基板，辐射体和微带传输线分别刻蚀在双面赋铜介质基板两面，辐射体包括：锥削槽、2个波束扩展缝隙、传输槽线和圆孔形阻抗匹配器；锥削槽、2个波束扩展缝隙、传输槽线和圆孔形阻抗匹配器刻蚀在长方形介质基板的正面，两条波束扩展缝隙，分别位于传输槽线的左右两侧，其一端接近锥削槽的底部，另一端水平贯穿辐射体；锥削槽是由介质基板赋铜面刻蚀成的倒等腰三角形左右对称结构。本发明具有简单易行、天线在较宽的频率范围内，同时具有E面和H面宽波束辐射特性。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种基于缝隙加载的宽波束锥削槽天线。

背景技术

宽波束天线是指天线辐射波束覆盖角度范围宽的天线，天线工程中通常要求其半功率波束宽度大于120°。宽频带宽波束天线是指天线在宽频带范围内具有宽波束辐射特性。

锥削槽天线是一种端射式行波天线。该类型天线天生具有频带宽、重量轻、平面结构且易于与微波电路集成等优点，因此一直以来受到人们的广泛研究与关注。然而，锥削槽天线具有高增益窄波束的固有特性，因此锥削槽天线通常无法满足宽波束覆盖的技术应用需求。

根据行波天线经典理论，锥削槽天线结构尺寸与增益和方向图波束宽度对应关系曲线如图2所示。

由图2中的曲线可知，锥削槽天线方向图波束宽度随长度尺寸增加而减小。常规锥削槽天线半功率波束宽度小于60°~80°。由于上述固有特性，锥削槽天线广泛应用于宽频带、高增益及定向辐射等技术要求的应用场合。如天线测量领域中最常用的脊喇叭天线便是锥削槽天线的一种。

锥削槽天线波束较窄的原因是天线的辐射能量主要分布在其端射方向附近，使其具有良好定向辐射特性。本专利针对削缝隙天线波束较窄的问题，提出了一种应用于该天线的波束扩展缝隙，设计了一种基于缝隙加载的宽波束锥削槽天线。

发明内容

本发明针对常规锥削槽天线辐射波束宽度窄的固有缺点，提供一种简单易行、天线在较宽的频率范围内，同时具有E面和H面宽波束辐射特性，适应于导航天线、宽扫描相控阵天线阵元的基于缝隙加载的宽波束锥削槽天线。

本发明的目的是这样实现的，一种基于缝隙加载的宽波束锥削槽天线，至少包括：辐射体、微带传输线、介质基板，辐射体和微带传输线分别刻蚀在双面赋铜介质基板两面，辐射体包括：锥削槽、2个波束扩展缝隙、传输槽线和圆孔形阻抗匹配器；锥削槽、2个波束扩展缝隙、传输槽线和圆孔形阻抗匹配器刻蚀在长方形介质基板的正面，两条波束扩展缝隙，分别位于传输槽线的左右两侧，其一端接近锥削槽的底部，另一端水平贯穿辐射体；锥削槽是由介质基板赋铜面刻蚀成的倒等腰三角形左右对称结构；倒等腰三角形顶部中心一直向下至下面圆孔形阻抗匹配器，与圆孔形阻抗匹配器相通，圆孔形阻抗匹配器在辐射体下三分之二的位置；倒等腰三角形顶部中心一直向下连通至圆孔形阻抗匹配器的刻蚀线为传输槽线。

所述的微带传输线包括： 50Ω微带传输线、70.7Ω微带传输线、110Ω微带传输线和扇形阻抗匹配器；50Ω微带传输线、70.7Ω微带传输线、110Ω微带传输线和扇形阻抗匹配器为介质基板覆铜面刻蚀的覆铜体，50Ω微带传输线由介质基板底部向上为一等宽体的垂直线，70.7Ω微带传输线为宽度小于50Ω微带传输线，且为直角刻蚀覆铜体；110Ω微带传输线为宽度小于70.7Ω微带传输线的水平刻蚀的覆铜体；扇形阻抗匹配器为刻蚀扇形结构的覆铜体；扇柄与110Ω微带传输线一端为一体，110Ω微带传输线另一端与110Ω微带传输线一端为一体。

所述的扇形阻抗匹配器的扇面中心在传输槽线上。

所述的微带传输线整体位于介质基板左下侧。

所述的锥削槽的张角可选择25°~35°。

所述的波束扩展缝隙宽度应小于其长度1/10。

所述的介质基板长宽比范围1~1.5。