[发明专利]一种宽角扫描的基片集成波导缝隙天线阵

说明书

本发明属于雷达天线技术领域，具体为一种宽角扫描的基片集成波导缝隙天线阵。本发明天线阵由顶层的上表面开缝的辐射波导阵列以及中层的馈电匹配波导和最下层的馈电波导共同压制而成。在耦合上层辐射波导的缝隙附近，设有金属小圆柱，用于对阻抗的匹配调节；下层馈电波导通过微带线进行缝隙耦合馈电，以实现最宽的阻抗匹配，并且在高角度扫描时依旧具备良好的阻抗匹配特性。本天线阵列阻抗带宽可以达到5%，E面扫描达到80度时阻抗驻波比依然小于2，一根波导两端口隔离度完全小于‑30 dB，排列较为紧凑、可靠性极高。

技术领域

本发明属于雷达天线技术领域，具体涉及一种宽角扫描的基片集成波导缝隙天线阵。

背景技术

基片集成波导缝隙天线阵，作为一种具备超低剖面以及较高增益的天线种类，自发明之初，就首先在军事领域拥有了较为广阔的应用场景，逐渐地，其也慢慢发展至民用领域。其H面的波束可以在设计之初即通过对缝隙的迭代收敛设计达到极低的旁瓣以及很窄的波束宽度，所以一般在使用时H面无须电扫描或波束赋形，直接进行机械扫描。由于一般的此种阵列均是沿其E面方向进行紧密排布，且每根波导间的距离可以小于其辐射的半波长，所以E面是可以通过对波导的不同激励电流强度和相位来实现波束赋形和电扫描。

虽然这种天线具备非常优良的性能，但是从设计缝隙的长度偏置等参量开始就要求收敛精度极高，并且带宽本身就非常窄，加工难度较大，这就导致其本身匹配难以调节好。当在E面进行扫描时，其各波导的有源驻波是很难达标的，这也直接导致宽角扫描非常难以实现，从而会大大削弱天线的性能。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种宽角扫描的基片集成波导缝隙天线阵，可以解决该类天线阵E面难以实现宽角扫描的问题。

本发明提供的宽角扫描的基片集成波导缝隙天线阵，由最顶层的上表面开缝的辐射波导阵列9以及中层的馈电匹配波导2和最下层的馈电波导3共同压制而成。其中：

所述顶层的辐射波导9，由多根长波导紧密排列而成，每相邻两根长波导之间通过金属化过孔8相隔，每根长波导的中心处通过金属化过孔4将其分隔开；每根长波导的顶层上表面开有一排共N个不同的辐射缝隙1，该排辐射缝隙1关于中心成镜面对称。这样做的目的是为了实现H面的和差波束；这里，N根据实际情况设计确定，一般地，N为16-40个，优选N为20-30，更优选N为24；

每根辐射长波导9的下表面开有耦合缝隙5，其与中层的馈点匹配波导2相连；

所述的中层馈电匹配波导2，其上表面开有耦合缝隙5，与上方辐射波导通过此耦合缝隙进行电磁能量的耦合；

所述的中层馈电波导2下表面也开有耦合缝隙7，以使得下方馈电波导的能量从该缝隙进入该波导内部；

所述的下层馈电波导3紧贴中层馈电匹配波导2的下表面，其上表面开有耦合缝隙7，下表面依旧镀上铜层；且四周由自上而下的金属化过孔进行隔离，避免电磁能量外泄。

本发明中，在耦合上层辐射波导的缝隙附近，有一金属通孔6，用于对阻抗的匹配调节。这样就添加了另一个自由度对其中的场进行调节，从而实现更好的阻抗匹配。

本发明中，所述馈电波导3内部中心的位置设有带状线10，其相对于馈电缝隙7的位置均可以进行调节；带状线10位于下层馈电波导内部，其相对于上方的耦合缝隙位置也是十分重要，可以提供更多的调节阻抗匹配的自由度。

本发明中，另有同轴探针11用来对带状线产生激励，同轴探针11的内部金属探针插入馈电波导3与带状线尾部相接触，其外壳与馈电波导3底层铜层相接触，这些都是为了在高扫描角度时天线具备良好的阻抗匹配特性。

本发明设计的天线阵，其阻抗带宽可以达到5%，E面扫描达到80度时阻抗驻波比依然小于2，一根波导两端口隔离度完全小于-30 dB，排列较为紧凑、可靠性极高。

附图说明

图1为1×13有限基片集成波导缝隙天线阵斜视图。