[发明专利]环状圆盘上的双极化波导缝隙阵列天线及组合天线

说明书

本发明公开了一种环状圆盘上的双极化波导缝隙阵列天线及组合天线，天线包括双极化辐射波导缝隙阵列面板、辐射波导腔体阵列、单层水平极化馈电波导网络腔体、单层垂直极化馈电波导网络腔体、水平极化波束形成网络腔体及垂直极化波束形成网络腔体；单层水平极化馈电波导网络腔体与水平极化波束形成网络腔体连通；单层垂直极化馈电波导网络腔体与垂直极化波束形成网络腔体连通；环状天线的双极化辐射波导缝隙阵列面板、辐射波导腔体阵列、单层水平极化馈电波导网络腔体和单层垂直极化馈电波导网络腔体均划分成位于4个象限内的4个区域，4个区域关于X轴和Y轴对称。本发明天线，不仅可以提高和波束的增益，更可以降低和波束副瓣，保持差波束的低副瓣特性。

技术领域

本发明涉及一种制作在环状金属圆盘上的大型双极化波导缝隙阵列天线组件，可用于单脉冲雷达系统。

背景技术

波导缝隙阵列天线还具有体积小、重量轻、馈电损耗低、辐射效率高、功率容量大和可靠性高等众多优点，自第二次大战以后获得了飞速发展，在地面、气象、机载、舰载、弹载等领域均有较好的应用，尤其是在需要窄波束或赋性波束的微波通信和雷达系统中，波导缝隙阵列天线几乎成了唯一的选择。另外，波导缝隙阵列天线的馈电系统和辐射系统一体化，成板状结构，天线轮廓侧面较小，仅为相应反射面天线的几分之一，所以能方便转动并且可以与飞行器载体共形，再加上其重量轻的特点，使得它在机载雷达上成为优选形式。

矩形波导壁上的缝隙(见图1)的辐射性能与矩形波导壁上TE10模的电流模式(见图2)密切相关。当缝隙截断电流时，缝隙具有较强的辐射，反之，辐射较弱。通过对照图1中缝隙和图2中的电流模式可以判断各种缝隙的辐射特性。图1中位于波导宽边的缝隙91和位于波导窄边的缝隙92，这两种缝隙的长度方向与电流流向一直，对电流的截断作用有限，所以如果在缝隙的宽度较小(通常是这样)的情况下，基本没有辐射。缝隙93和缝隙94，这两种缝隙分别位于宽边和窄边，并且两种都有效截断波导壁上的电流，所以辐射很强，但是由于这种缝隙通常可以调节的参数只有长度和宽度，所以对阻抗匹配调整的自由度低，难度较大。位于宽边的缝隙95，这种缝隙也可以有效截断波导壁上电流，截断效果随着缝隙偏离波导宽边纵向中心线的距离而发生变化，所以这种缝隙可以通过调整缝隙长度、缝隙宽度及纵向中心线偏移量来获得好的阻抗匹配效果。位于波导窄边的缝隙96和位于波导宽边的缝隙97，这种缝隙也能有效截断电流，并且可以通过旋转角度θ来调整截断效应，所以这种缝隙可以通过调整缝隙长度、缝隙宽度和旋转角度两个参数来实现阻抗匹配。根据上面的分析，缝隙类型95和96在阻抗匹配调整方面具有优势，是获得最多应用的辐射缝隙类型。图3是单根波导宽边纵向缝隙阵，相邻缝隙间距等于波导的半个导波波长0.5λ_g，且分布于波导纵向中心线的两侧，用于保证每个缝隙的电磁波相位相同。图4是单根波导窄边倾斜缝隙阵，相邻缝隙间距也等于波导的半个导波波长0.5λ_g，并且旋转方向正好相反，用于保证每个缝隙的电磁波相位相同。图3和图4的两种缝隙阵是应用最多的两种波导缝隙阵列形式，在图中水平放置的情况下，分别用于实现垂直极化和水平极化，反之如果垂直放置则可以分别实现水平极化和垂直极化。