柱面共形缝隙阵天线辐射阵间行波相位控制方法技术

本发明专利技术公开的一种共形波导缝隙阵列天线辐射阵间行波相位控制方法，旨在提供一种能够改善天线方向图，更适合工程应用的控制柱面共形波导裂缝阵中辐射线阵的馈电相位方法。本发明专利技术通过下述技术方案予以实现：根据拓展带宽需要，将柱面共形波导裂缝阵中的辐射线阵划分成任意多个辐射子阵，采用耦合缝从每个辐射线阵子阵的中心馈电，在每个辐射子阵波导的中心区域耦合缝上方加入与波导等高厚度的薄膜片，控制每个辐射子阵两端波导裂缝行波功率。通过调节膜片偏离子阵中心的距离和膜片的宽度，可实现功率分配及驻波匹配。其中的相位补偿方案设计灵活，非常适合工程应用。本发明专利技术特别适用于用以补偿柱面共形导致的空间相位误差的柱面共形波导缝隙阵天线。

Traveling wave phase control method between cylindrical conformal slot array antennas

The invention discloses a traveling wave phase control method between radiation arrays of conformal waveguide slot array antenna, aiming at providing a feeding phase control method which can improve the antenna pattern and is more suitable for engineering application of radiation linear array in cylindrical conformal waveguide slot array. The invention is realized by the following technical scheme: according to the need of expanding the bandwidth, the radiation line array in the cylindrical conformal waveguide slot array is divided into arbitrary multiple radiation sub-arrays, and the coupling slot is fed from the center of each radiation sub-array, and a thin film with the thickness of waveguide is added above the coupling slot in the central region of each radiation sub-array waveguide to control the two ends of each radiation sub-array. Traveling wave power of waveguide cracks. Power distribution and standing wave matching can be achieved by adjusting the distance between the center of the diaphragm bias ion array and the width of the diaphragm. The phase compensation scheme is flexible and suitable for engineering application. The present invention is especially suitable for cylindrical conformal waveguide slot array antenna to compensate the spatial phase error caused by cylindrical conformity.

【技术实现步骤摘要】
柱面共形缝隙阵天线辐射阵间行波相位控制方法
本专利技术涉及波导裂缝阵天线领域，具体涉及波导柱面共形缝隙阵天线辐射阵间行波相位控制方法。技术背景裂缝阵天线通常是平面阵，包括耦合阵和辐射阵，通过耦合阵列将能量耦合到辐射阵，通过辐射缝将能量辐射出去，耦合阵和辐射阵均采用谐振式设计，保证每个辐射缝的同相要求。越来越多的要求需要天线与平台载体共形，这就对裂缝阵天线提出了更高的要求。柱面共形缝隙阵天线要求天线与柱面共形，使得构成辐射阵列的多根辐射线阵沿柱面排列，每根辐射线阵不再在同一个平面上。在共形面的方向图设计中，由于共形阵列天线的共形面为曲面，其上的各个辐射线源不在空间的同一平面上，每根辐射线阵到设想的平口面空间路程不一样，空间路程差在平口面上引起非线性相位差，如果不对相位差进行补偿，辐射方向图性能就会降低，轻则副瓣变差，严重则会导致主瓣分裂。比如直径为30λ的圆柱上，弧宽约10λ的阵面路程差在等效平口面引起的最大相差达260°，通过计算表明，若不补偿，天线主瓣会裂头，因此必须对此进行设计，补偿其相位差。柱面共形波导裂缝阵天线的设计关键就是解决辐射线阵之间空间相位差的补偿问题，现有的解决方法是：对辐射线阵采用端馈方式，即从辐射线阵的一端馈电，通过调整每根辐射线阵上起始辐射缝到馈电点的距离可以改变每根辐射线阵的激励相位，从而对空间相位差进行补偿。端馈具体实现方式可以是波导功分网络直接馈电或者耦合缝隙阵馈电，耦合缝隙馈电方式可以通过调整每个耦合缝的结构来控制耦合能量和相位，在文献《圆柱共形缝隙阵》中就是采用端馈加耦合缝隙的方式控制辐射线阵的馈电相位，实现空间相位差补偿的。但采用上述端馈方式存在明显的缺点：带宽非常窄，辐射线阵越长、辐射线阵上辐射缝隙个数越多带宽越窄，因为缝隙阵的带宽跟每根线阵上的缝隙个数成反比。为此，在传统辐射阵设计中一般将单根辐射线阵划分成若干子阵，每个子阵从子阵中心耦合馈电，子阵划分越多带宽越宽。但基于端馈原理补偿空间相位差的柱面共形缝隙阵显然很难用划分子阵的方式来拓展带宽，这就限制了天线性能提升，不适合于工程应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述存在的问题，提供一种能够改善天线方向图，更适合工程应用的控制柱面共形波导裂缝阵中辐射线阵的馈电相位方法。为实现上述目的，本专利技术提供一种共形波导缝隙阵列天线辐射阵间行波相位控制方法，具有如下技术特征：根据拓展带宽需要，将柱面共形波导裂缝阵中的辐射线阵划分成任意多个辐射子阵，采用耦合缝从每个辐射线阵子阵的中心馈电，在每个辐射子阵波导的中心区域耦合缝上方加入与波导等高厚度的薄膜片，控制每个辐射子阵两端波导裂缝行波功率。进一步的，通过调节薄膜片偏离辐射子阵中心的距离和薄膜片的宽度，实现功率分配及驻波匹配。进一步的，调整每个辐射子阵中与耦合缝相邻的两个辐射缝隙到耦合缝的距离d1来控制辐射缝处的行波相位，实现空间相位差补偿。若需补偿的相差为ΔΦ，并保证每个辐射子阵内的辐射缝同相，λg为辐射波导的波导波长，则d1＝ΔΦ×λg/2π，每个辐射子阵内其它辐射缝按间距λg/2依次交替排列。这种相位补偿方案易于实现，设计灵活，非常适合工程应用。本专利技术相比现有技术具有如下有益效果：易于工程实现，能实现高性能的柱面共形波导缝隙阵天线。本专利技术将柱面共形波导裂缝阵中的辐射线阵划分成任意多个辐射子阵，在每个辐射子阵波导的中心区域耦合缝上方加入与波导等高厚度的薄膜片，能有效拓展天线带宽，补偿了由于柱面缝隙阵射线路程长度不等所引起的相位差，实现了Q面共形，能灵活控制柱面共形波导缝隙阵中辐射阵列的行波馈电相位，能对空间相位差完美补偿，不仅改善了阵列的辐射性能，而且明显改善了柱面共形波导缝隙阵的方向图，大大提升了天线性能。本专利技术采用调整每个辐射子阵中与耦合缝相邻的两个辐射缝隙到耦合缝的距离d1来控制激励辐射缝的行波相位，实现空间相位差补偿，采用缝隙耦合中心馈电的行波馈电方式，保证了每个辐射子阵内的辐射缝同相。通过调节膜片偏离子阵中心的距离和膜片的宽度，起到功率分配及驻波匹配的作用。这种相位补偿方案易于实现，设计灵活，非常适合工程应用。本专利技术特别适用于用以补偿柱面共形导致的空间相位误差的柱面共形波导缝隙阵天线。附图说明为了更清楚地理解本专利技术，现将通过本专利技术实施方式，同时参照附图，来描述本专利技术，其中：图1是柱面共形缝隙阵天线的示意图。图中：1柱面共形缝隙阵天线，11耦合阵，12耦合缝，21辐射子阵，22膜片，23辐射缝。具体实施方式参阅图1。柱面共形缝隙阵天线由辐射层，耦合层组成，耦合层为圆弧弯波导，通过其公共壁上的耦合缝向辐射阵馈电。根据拓展带宽需要，将柱面共形波导裂缝阵中的辐射线阵划分成任意多个辐射子阵，在每个辐射子阵波导的中心区域耦合缝上方加入与波导等高厚度的薄膜片，用以补偿柱面共形导致的空间相位误差；采用耦合缝从每个辐射线阵子阵的中心馈电，控制每个辐射子阵两端波导裂缝行波功率。通过纵向缝隙离耦合隙缝的距离来控制所需相位，P面幅度分布通过在辐射波导靠近耦合隙缝的地方加感性膜片来实现。进一步的，通过调节薄膜片偏离辐射子阵中心的距离和薄膜片的宽度，实现功率分配及驻波匹配。进一步的，调整每个辐射子阵中与耦合缝相邻的两个辐射缝隙到耦合缝的距离d1来控制辐射缝处的行波相位，实现空间相位差补偿。若需补偿的相差为ΔΦ，并保证每个辐射子阵内的辐射缝同相，λg为辐射波导的波导波长，则间距d1＝ΔΦ×λg/2π，每个辐射子阵内其它辐射缝按间距λg/2依次交替排列。通过控制辐射隙缝到耦合隙缝的距离，就可以达到控制辐射隙缝的相位，满足所需相位与距离之间的关系。尽管已经描述和叙述了被看作本专利技术的实施范例，本领域技术人员将会明白，可以对其做出各种变通，而不会脱离本专利技术的精髓。另外，也可以做出许多修改以将特定情况适配到本专利技术的教义，而不会脱离在此描述的本专利技术中心概念。所以，本专利技术不受限于在此披露的特定实施例，但本专利技术可能还包括属于本专利技术范围的所有实施例及其等同物。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种共形波导缝隙阵列天线辐射阵间行波相位控制方法，具有如下技术特征：根据拓展带宽需要，将柱面共形波导裂缝阵中的辐射线阵划分成任意多个辐射子阵，采用耦合缝从每个辐射线阵子阵的中心馈电，在每个辐射子阵波导的中心区域耦合缝上方加入与波导等高厚度的薄膜片，控制每个辐射子阵两端波导裂缝行波功率。

【技术特征摘要】
1.一种共形波导缝隙阵列天线辐射阵间行波相位控制方法，具有如下技术特征：根据拓展带宽需要，将柱面共形波导裂缝阵中的辐射线阵划分成任意多个辐射子阵，采用耦合缝从每个辐射线阵子阵的中心馈电，在每个辐射子阵波导的中心区域耦合缝上方加入与波导等高厚度的薄膜片，控制每个辐射子阵两端波导裂缝行波功率。2.如权利要求1所述的共形波导缝隙阵列天线辐射阵间行波相位控制方法，其特征在于：通过调节薄膜片偏离辐射子阵中心的距离和薄膜片的宽度，实现功率分配及驻波匹配。3.如权利要求1所述的共形波导缝隙阵列天线辐射阵间行波相位控制方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李秀梅，刘熠志，张云，何海丹，
申请(专利权)人：西南电子技术研究所中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51