一种E面聚焦的宽带、低副瓣、大扫描角波导窄边相扫天线制造技术

本发明专利技术涉及一种E面聚焦的宽带、低副瓣、大扫描角波导窄边相扫天线，主要应用于一维有源相扫雷达。该天线包括天线阵面、功率分配器和波束控制机；天线阵面由24根波导窄边纵缝线阵组成，每条线阵包含32个窄边纵缝辐射单元2个馈电结构；天线阵面的两个波导端口在阵列中部片外位置馈电。本发明专利技术提供一种全新的并‑并窄边波导缝隙阵列天线，在每条线阵中使用创新设计的波导窄边中心馈电结构，简化了线阵馈电网络设计，提高阵列天线的工作带宽，为实现H面±60°宽角度电控扫描一维相扫天线提供一种依据。

A Broadband, Low Sidelobe, Large Scanning Angle Waveguide Narrow Side Phase Sweep Antenna with E-plane Focus

The invention relates to an E-plane focused broadband, low sidelobe and large scanning angle waveguide narrow-side phase-scan antenna, which is mainly applied to one-dimensional active phase-scan radar. The antenna consists of an antenna array, a power divider and a beam controller. The antenna array consists of 24 waveguide narrow longitudinal slot arrays, each of which contains 32 narrow longitudinal slot radiation units and 2 feeding structures. The two waveguide ports of the antenna array are fed at the Out-of-chip position in the middle of the array. The invention provides a novel parallel and narrow-sided waveguide slot array antenna, which uses innovatively designed waveguide narrow-sided central feeding structure in each linear array, simplifies the design of linear array feeding network, improves the working bandwidth of the array antenna, and provides a basis for realizing H-plane (+60 degrees) wide angle electronically controlled scanning one-dimensional phase scanning antenna.

【技术实现步骤摘要】
一种E面聚焦的宽带、低副瓣、大扫描角波导窄边相扫天线
本专利技术涉及雷达天线领域，特别涉及一种E面聚焦的宽带、低副瓣、大扫描角波导窄边相扫天线，主要应用于一维相扫雷达。
技术介绍
随着多种用途运动平台雷达系统的发展，对平台上雷达系统的功能要求越来越多、对雷达系统指标要求越来越高。往往对天线要求具有较宽的频率带宽、较高的效率、波束聚焦、很高的功率容量，而这几项指标又相互制约，在频率较高时天线效率主要体现在馈电网络的损耗；较宽的带宽、很高的功率容量直接将微带天线形式排出，而能很好满足上述条件的只剩波导形式天线；而波导形式宽带天线常采用串馈形式，其终端未分配出去的能量需要负载吸收，这样其波束会随频率偏移。所以宽带聚焦波束天线受到很大的重视。宽带聚焦波束波导天线对雷达系统来说具有三个优点：(1)宽频带工作，由于采用并-并的结构形式，天线带宽会比采用端口馈电形式的天线具有优势，同时也可将天线均匀的分成两部分形成差波束；(2)差波束有利于雷达实现副瓣匿影；(3)较宽频宽的聚焦波束有利于雷达实现超分辨。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种E面聚焦的宽带、低副瓣、大扫描角波导窄边相扫天线。技术方案一种E面聚焦的宽带、低副瓣、大扫描角波导窄边相扫天线，其特征在于天线阵面采用波导宽边并馈形式，由24根波导线阵组成，每条波导线阵包括前端的辐射波导和后端的馈电网络，在辐射波导的窄边上开有32个纵缝辐射单元，馈电网络包括2个对称的馈电结构，每个馈电结构由3个魔T组成，将输入馈电一分为四，两个馈电结构将波导线阵分成8个腔体，每个腔体内对应4个窄边纵缝辐射单元，对应魔T输入口的两个窄边纵缝辐射单元中间设有调节匹配块；在窄边纵缝辐射单元的两侧分别设有扰动块，一个扰动块贴合在上波导壁上，一个贴合在下波导壁上，一个腔体内中间两个窄边纵缝辐射单元的扰动块位置排布一致，两侧的两个窄边纵缝辐射单元的扰动块位置排布与中间位置排布相反；通过调节窄边纵缝辐射单元的深度与宽度以及扰动块的位置、宽度、高度实现辐射波导各辐射单元间的能量辐射比值，实现线阵泰勒幅度加权；再通过调节馈电结构的功率分配比实现线阵的低副瓣；通过调节匹配块实现后端的馈电网络与前端的辐射波导的匹配。所述的窄边纵缝辐射单元的缝深的初始值其中λg为中心频率导内波长、b为波导窄边尺寸。有益效果本专利技术提出的一种E面聚焦的宽带、低副瓣、大扫描角波导窄边相扫天线，主要应用于一维有源相扫雷达。该天线包括天线阵面、功率分配器和波束控制机；天线阵面由24根波导窄边纵缝线阵组成，每条线阵包含32个窄边纵缝辐射单元6个馈电结构；天线阵面的两个波导端口在阵列中部片外位置馈电。本专利技术提供一种全新的并-并窄边波导缝隙阵列天线，在每条线阵中使用创新设计的波导窄边中心馈电结构，简化了线阵馈电网络设计，提高阵列天线的工作带宽，为实现H面±60°宽角度电控扫描一维相扫天线提供一种依据。优点如下：1、本专利技术的天线阵面采用波导窄边纵缝阵列，阵列采用特殊设计的中心馈电结构进行馈电，天线阵具有较宽的工作带宽、馈线损耗小辐射效率高、副瓣电平低、方位面波束聚焦；2、天线阵面采用并-并窄边波导馈电形式，有利于降低线阵之间间距，实现俯仰面-60°～+60°相控扫描。附图说明图1本专利技术一种E面聚焦的宽带、低副瓣、大扫描角波导窄边相扫天线结构图图2本专利技术天线阵侧后视图图3本专利技术馈电网络结构图图4本专利技术波导线阵剖视图图5本专利技术波导线阵仿真图图6表示本专利技术波导线阵低、中、高频方向图图7表示本专利技术波导线阵输入端口驻波图图8表示本专利技术实施例的实测俯仰面(H面)雷达高频±60°范围相控扫描方向具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：基于一种E面聚焦的宽带、低副瓣、大扫描角波导窄边相扫天线包括天线阵面1、辐射单元2、馈电端口3、波导线阵4、馈电结构5；所述天线阵面1采用波导宽边并馈形式，实现方位面宽频带的波束聚焦、俯仰面电控大角度扫描，由24根波导线阵4组成，每条波导线阵4包含32个窄边纵缝辐射单元2与2个馈电结构5，通过控制纵缝的缝深调节谐振频率，再通过调整扰动块7的位置、宽度、高度调整缝隙辐射能量，实现线阵泰勒幅度加权(实现线阵低副瓣)，实现波导线阵4的宽带、低副瓣幅度特性。通过调整匹配块6的形状实现馈电结构5与天线线阵4的匹配。下面以X波段为具体例子进行描述如下：参见图1，本专利技术一种E面聚焦的宽带、低副瓣、大扫描角波导窄边相扫天线阵面1、辐射单元2。参见图2，本专利技术的天线阵面侧后面，包括馈电端口3、波导线阵4。线阵4由纵向排列的32个窄边纵缝驻波天线阵列组成，每个波导线阵上辐射单元间距选22.6mm，单元数量为32，缝隙宽度3mm，波导外形尺寸为22mm×12mm，内部尺寸20mm×10mm，相邻波导线阵间距为15mm，馈电端口3与T/R组件连接。参见图3，本专利技术的波导线阵局部示意图，包括馈电结构5、调节匹配块6、扰动块7、辐射缝8。波导线阵通过6个不同的馈电结构对线阵的各块进行功率分配；在各个馈电结构的末端与辐射波导相连的部分通过调整调节匹配块6的形状完成馈电网络与辐射波导的匹配，匹配块6位于两个辐射缝中间其尺寸为1mm(厚)×10mm(宽)×10mm(高)；通过调整辐射缝8及改变扰动块7的位置将功分口的能量按设定值向空间辐射实现天线的低副瓣特性，辐射缝8深度为t＝(λg/2-b)/2其中λg为中心频率导内波长、b为波导窄边尺寸，扰动块7紧贴辐射缝8边缘其尺寸为3mm(长)×2mm(宽)×h(深)，h与辐射能量成正比。在窄边纵缝辐射单元2的两侧分别设有扰动块7，一个扰动块7贴合在上波导壁上，一个贴合在下波导壁上，一个腔体内中间两个窄边纵缝辐射单元2的扰动块位置排布一致，两侧的两个窄边纵缝辐射单元2的扰动块位置排布与中间位置排布相反，比如图3中所示，中间两个窄边纵缝辐射单元2的右边的扰动块7都是位于下波导壁上，两边的两个窄边纵缝辐射单元2的左边的扰动块7都是位于下波导壁上。本专利技术雷达频点上实测天线方向图如图4、5所示。见图4，实测方位面(E面)雷达不同频点的方向图，所有频点的最大副瓣均小于-24dB。见图5，实测雷达中心频点上，在俯仰面(H面)±60°角度范围天线相控扫描和方向图，在所测角度的最大副瓣也均小于-25dB。见图6，实测波导线阵驻波曲线，在10％带宽内均小于1.5。从实测方向图中可以看出，高频在±60°的扫描范围内，雷达方向图副瓣电平都能达到25dB，扫描至60度范围雷达增益较零指向仅下降3.8dB左右，能够满足一维有源相扫雷达的正常使用需求，从而证明了该天线系统通过使用并-并窄边波导缝隙阵列天线实现一维有源相控阵雷达±60°相控扫描的有效性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种E面聚焦的宽带、低副瓣、大扫描角波导窄边相扫天线，其特征在于天线阵面(1)采用波导宽边并馈形式，由24根波导线阵(4)组成，每条波导线阵(4)包括前端的辐射波导和后端的馈电网络，在辐射波导的窄边上开有32个纵缝辐射单元(2)，馈电网络包括2个对称的馈电结构(5)，每个馈电结构(5)由3个魔T组成，将输入馈电一分为四，两个馈电结构(5)将波导线阵(4)分成8个腔体，每个腔体内对应4个窄边纵缝辐射单元(2)，对应魔T输入口的两个窄边纵缝辐射单元(2)中间设有调节匹配块(6)；在窄边纵缝辐射单元(2)的两侧分别设有扰动块(7)，一个扰动块(7)贴合在上波导壁上，一个贴合在下波导壁上，一个腔体内中间两个窄边纵缝辐射单元(2)的扰动块位置排布一致，两侧的两个窄边纵缝辐射单元(2)的扰动块位置排布与中间位置排布相反；通过调节窄边纵缝辐射单元(2)的深度与宽度以及扰动块(7)的位置、宽度、高度实现辐射波导各辐射单元间的能量辐射比值，实现线阵泰勒幅度加权；再通过调节馈电结构(5)的功率分配比实现线阵的低副瓣；通过调节匹配块(6)实现后端的馈电网络与前端的辐射波导的匹配。

【技术特征摘要】
1.一种E面聚焦的宽带、低副瓣、大扫描角波导窄边相扫天线，其特征在于天线阵面(1)采用波导宽边并馈形式，由24根波导线阵(4)组成，每条波导线阵(4)包括前端的辐射波导和后端的馈电网络，在辐射波导的窄边上开有32个纵缝辐射单元(2)，馈电网络包括2个对称的馈电结构(5)，每个馈电结构(5)由3个魔T组成，将输入馈电一分为四，两个馈电结构(5)将波导线阵(4)分成8个腔体，每个腔体内对应4个窄边纵缝辐射单元(2)，对应魔T输入口的两个窄边纵缝辐射单元(2)中间设有调节匹配块(6)；在窄边纵缝辐射单元(2)的两侧分别设有扰动块(7)，一个扰动块(7)贴合在上波导壁上，一个贴...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵迎超，王元源，袁健，王果宏，郑慕昭，
申请(专利权)人：西安电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61