[发明专利]一种双偏振波导缝隙阵天线

说明书

本发明公开了一种双偏振波导缝隙阵天线，主要解决现有技术双极化波导缝隙阵天线的体积大，组阵间距大及馈电线走线占用空间大，波束扫描范围小的问题。其包括多个水平极化天线(1)、垂直极化天线(2)和多根馈电线(3)，每个水平极化天线与垂直极化天线等间距交替排列。该两种极化天线均包括辐射腔体、底座腔体、波导‑同轴转换器和匹配负载，且分别在同一根扁波导管和同一根单脊波导管实现，其总截面面积仅为标准波导管的45％。每个馈电线的一端经过其第一个转弯段连接到波导‑同轴转换器，另一端经过其第二个转弯段连接到馈源。本发明体积和组阵间距小，馈电线布线占用空间少，水平和垂直极化波束的扫描范围更大，可用于气象雷达。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种双极化阵列天线，可用于精确探测强对流天气中降水粒子特征的气象雷达。

背景技术

近年来，随着国家经济发展，在天气灾害预防上逐年加大投入。大气中大量聚集的扁平粒子有且只有液态降水，双偏振雷达通过收发水平方向和垂直方向上的偏振电磁波，将两种偏振回波进行比较，根据其差异可以更准确地刻画出降水粒子的滴谱特征，提高降水粒子类型识别的准确性及云中含水量探测的精度，从而提高强对流监测能力和改善天气雷达定量测量降水的准确度。目前，美国的远程天气雷达WSR-88D、我国的天气雷达CINRAD/SA/CA/XA均具有双极化功能，对即时天气预报以及高危天气预警做出了重大贡献。

现阶段，天气雷达正向着双偏振、相控阵、组网协同观测等技术方向发展。常用的S、C波段天气雷达可对400公里范围内的降水进行有效探测，加上多部X波段雷达组网对小、低空补盲，不仅可以实现超大城市组网，全方位、立体、高时效、精细化地观测回波，还可实现更低空的监测，更高的时空分辨率，更灵活的扫描策略和更丰富的气象产品。多部气象雷达组网要求其相控阵天线能够产生效率高、波束窄、副瓣低、可大角度扫描和高度一致的双极化波束。

现有的双极化天线，包括反射面天线，微带天线和波导缝隙天线，其中，反射面天线通常依靠机械扫描的方式进行工作，使得雷达整体结构较大，安放场景受限。相对于反射面天线，微带天线和波导缝隙天线都具有剖面低、体积小、重量轻等特点。但微带天线介质损耗较大，天线辐射效率低，其馈电方式使其无法拓展成具有更多单元的大型阵列，而且安装难度大，维修成本高。由于用波导缝隙阵实现的双极化天线，机械强度更好，辐射效率更高，可靠性也更高，是一种优选的平面化结构天线。目前在国内也有不少的涉及波导缝隙阵的天线。

中国电子科技集团公司第三十八研究所公开的实用新型专利(申请号：201420747846.7)“一种双频段多极化共口径波导缝隙天线”，该专利是将L波段的垂直极化天线、C波段双线极化天线进行共口径设计，在波导的轴线中心位置处采用探针底馈的馈电方式。

珠海纳睿达科技有限公司公开的发明专利(申请号：201810283981.3)“双极化波导缝隙阵天线”，该专利中的天线工作在S波段，其采用加扰动块的无倾斜横缝和无偏置纵缝的缝隙形式，水平极化天线模块安装在垂直极化天线模块的一侧上，两个天线模块可拆卸连接，天线馈电模块和辐射模块分离，天线一端采用L型同轴探针侧馈的馈电方式。

以上两个专利均没有涉及定制波导管的小型化设计和阵列的馈电线走线设计，因而与其它现有的双极化天线相同，其均存在组阵间距大，波束扫描范围小，双极化波束的一致性低，整体性能不高的不足。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提出一种双偏振波导缝隙阵天线，以减小组阵间距，增大波束扫描范围，提高双极化波束的一致性及整体性能。

为实现上述目的，本发明的双偏振波导缝隙阵天线，包括多个水平极化天线1 和多个垂直极化天线2，且两者等间距交替排列，形成多组由一个水平极化天线和一个垂直极化天线组成的天线单元，每组天线单元通过两根馈电线3连接到馈源，其特征在于：