[发明专利]低轴比高效率可宽角扫描波导缝隙线阵天线

说明书

本发明公开了一种低轴比高效率可宽角扫描波导缝隙线阵天线，由隔离腔、辐射腔、卍字形变极化槽、耦合腔、线极化脊波导缝隙线阵、脊波导同轴变换段、金属壳体组成。该天线采用先分层机械加工，然后层叠装配并真空焊接构成天线整体。本发明采用耦合腔和卍字形变极化槽构成低剖面、小尺寸卍字形圆极化器，采用线极化脊波导缝隙线阵激励卍字形圆极化器，结合使用辐射腔和隔离腔，从而在实现低剖面、圆极化的同时，提高了天线的效率，减小了天线的交叉极化，使天线组阵后用于一维宽角扫描工作时能够始终保持低轴比特性。

技术领域

本发明属于波导缝隙阵天线技术领域，特别涉及一种低轴比、高效率、可宽角扫描波导缝隙线阵天线。

背景技术

圆极化天线能够克服云、雨的干扰，消除因电离层法拉第旋转效应引起的极化畸变影响，因此在各种载荷雷达和通信系统中的应用十分广泛。相比常见的圆极化微带和螺旋天线，圆极化波导缝隙线阵天线具有损耗低、效率高、易散热、功率容量大、环境适应能力强等优点，结合使用T/R组件，能够用于一维宽角相控扫描，因此在微波毫米波频段大功率、严酷环境下的应用更为普遍。

然而，常见加载圆极化器的圆极化波导缝隙线阵天线由于圆极化器的尺寸大，且没有加载隔离腔，因此用于一维宽角扫描时难以兼具低剖面、高效率、低损耗、高功率容量等优点，无法实现在不同波束指向的低轴比特性。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种兼具低剖面、高效率、低损耗、高功率容量优点，用作一维宽角扫描单元时在波束指向上具有低轴比特性的圆极化波导缝隙线阵天线。

本发明的技术解决方案为：

提供一种低轴比高效率可宽角扫描波导缝隙线阵天线，包括：金属壳体，在金属壳体上依次形成的辐射腔、卍字形变极化槽、耦合腔、线极化脊波导缝隙线阵，在辐射腔、卍字形变极化槽、耦合腔外部形成的隔离腔，以及线极化脊波导缝隙线阵馈电端设置的脊波导同轴变换段；

辐射腔及耦合腔为多个相同的矩形腔体；

卍字形变极化槽由相互正交、相同槽宽、相同厚度的两个Z字形金属槽构成；Z字形金属槽包括竖直槽和两个水平槽，两个水平槽分别位于竖直槽的两侧，在竖直槽末端垂直向相反的方向延伸；卍字形变极化槽在垂直方向上的投影位于辐射腔内部，几何中心在垂直方向的投影重合；

隔离腔为周期排列的回字形空腔，相邻的回字形空腔相通；

线极化脊波导缝隙线阵的每个纵向缝隙对应耦合腔的一个矩形腔体，每个纵向缝隙的几何中心上下交错偏离耦合腔的几何中心固定距离；

脊波导同轴变换段采用正交脊波导同轴变换。

优选的，隔离腔、辐射腔、卍字形变极化槽、耦合腔各自重复单元中心之间间距均为均为线极化脊波导缝隙线阵使用的脊波导的0.5倍波导波长。

优选的，所述隔离腔的顶面与辐射腔的顶面平行，厚度等于辐射腔、卍字形变极化槽、耦合腔的厚度总和；通过调节隔离腔的尺寸，从而改变天线的轴比。

优选的，通过调节辐射腔的尺寸，从而改变天线的辐射效率和驻波比。

优选的，当天线工作在左旋圆极化时，所述卍字形变极化槽由相互正交、相同槽宽、相同厚度的两个Z字形金属槽构成；Z字形金属槽包括竖直槽和两个水平槽，两个水平槽分别位于竖直槽的两侧，在竖直槽末端垂直延伸构成了Z字形金属槽。两个Z字形金属槽的竖直槽与线极化脊波导缝隙线阵纵向缝隙的夹角均为45度。

优选的，当天线工作在右旋圆极化时，所述卍字形变极化槽由相互正交、相同槽宽、相同厚度的两个反Z字形金属槽构成。反Z字形金属槽包括竖直槽和两个水平槽，两个水平槽位于竖直槽的两侧，在竖直槽末端垂直延伸，延伸方向与Z字形金属槽相反。两个反Z字形金属槽的竖直槽与线极化脊波导缝隙线阵纵向缝隙的夹角均为45度。