天线阵列侧馈式馈电网络制造技术

本实用新型专利技术涉及高功率阵列天线及其馈电系统，本实用新型专利技术公开了一种天线阵列侧馈式馈电网络，包括顺序连接的馈电波导、第一波导、过渡波导和第二波导；所述馈电波导与第一波导连接处具有折弯结构；所述第一波导、过渡波导和第二波导均为矩形波导，其上底板宽度相同且处于同一平面；所述第一波导厚度大于第二波导；所述过渡波导入口处厚度与第一波导相同，出口处厚度与第二波导相同；所述上底板上分布有馈电端口。本实用新型专利技术的天线阵列侧馈式馈电网络，能够在波导前端靠近阵面外侧的情况下直接将微波从馈电波导的一端馈入，节省了纵向空间并降低了馈电系统的复杂性。本实用新型专利技术还具有结构简单紧凑，功率容量高的特点。

【技术实现步骤摘要】
天线阵列侧馈式馈电网络
本技术涉及微波传输线和阵列天线技术，特别是高功率阵列天线及其馈电系统，具体涉天线阵列侧馈式馈电网络及螺旋天线系统。
技术介绍
阵列天线发展迅速，形式多种多样，有赋形天线阵、相控阵、低副瓣天线阵等，在设计应用中，阵列天线的馈电网络是关键核心的部分。单元的排列方式确定后，需要综合考虑空间结构和损耗问题等采用合适的馈电方式，并根据天线阵的结构确定馈电网络的整体空间布局，最终让每个天线单元都能取得它所需要的电流幅度和相位,根据平面阵列天线理论可知，各单元激励幅度的均匀分布有利于提高天线阵的口径效率和方向性系数，因此，为了获得较高的阵列辐射效率，需要在馈电系统设计时尽可能实现等幅馈电输出。馈电系统实际上是一个广泛的概念，不论阵列的单元天线是何种形式，具体包含多少单元数目，每个阵列天线总需要一个对应的馈电系统，但不同阵列天线的馈电系统需要满足不同的要求，其结构形式也会有所不同。在高功率微波领域中，通常要求高功率阵列天线的馈电系统具有高功率容量，而在某些特殊条件下，馈电系统还需要具有外形紧凑的特点。近年来，随着高功率微波技术的发展，人们也探索出许多适用于高功率微波辐射的天线形式，尤其是阵列天线通过增加单元数目和优化各个单元的空间位置分布方式可以获得很高的增益，从而得到了广泛应用。例如根据缝隙天线和矩形谐振腔理论设计出的矩形波导宽边偏置纵向缝隙天线阵或窄边缝隙行波天线阵[杨一明，袁成卫,钱宝良.波导缝隙阵列天线高功率应用探索[J].强激光与粒子束,2013,10:2648-2652]、[尚文惠，廖斌2.45GHz大功率矩形波导宽边缝隙阵列天线阵的设计[J].真空电子技术，2016,04:20-23.]，他们采用的是在波导的宽边或窄边按规律开出多个缝隙组成缝隙阵的方式，波导内的传输场直接在缝隙处产生辐射，缝隙产生的辐射强度和相位由缝隙的倾角和间距控制。同时，微带贴片天线阵也被验证可以应用于高功率微波领域[徐刚，廖勇，谢平，孟凡宝，唐传祥.宽带高功率贴片天线阵列辐射特性[J].强激光与粒子束，2010，12：2955-2958]、[A.Chaoloux,F.Colombel,M.Himdi,J.L.Lasserre,P.Bruguiere,P.Pouliguen,P.PotierHighGainandLowLossesAntennaArrayforHighPowerMicrowaveApplications,inThe8thEuropeanConferenceonAntennaandPropagation,1705-17092014]，其多采用多个功分器级联形成并联馈电网络，结构较为复杂，因此难以应用在单元数目较多的场合，而在X波段以上的高频段，也有学者提出了径向波导作为功分器对微带阵列天线进行馈电的形式。另外，也有学者提出了一种可运用于高功率微波领域的新型径向线螺旋阵列天线的设计理念，采用类似馈电探针激励的原理使用耦合馈电探针从馈电波导内提取能量并向辐射单元馈电[NakanoH,TakedaH,Hommat,etal.Extremelylow-profilehelixradiatingacircularlypolarizedwave[J].IEEETransonAntennasandPropagation,1991,39(6):754-756]、[张健穹，刘庆想，李相强，等三角形栅格矩形径向线螺旋阵列天线的设计[J].强激光与粒子束，2009,24(4):584-587.]、[马睿，刘庆想，李相强，张健穹、丁艳峰，64单元矩形径向线阵列天线馈电网络的设计[J].强激光与粒子束，2011,23(11):3131-3134.]，径向线内微波由同轴波导输入，经模式转换器转换为可以在径向线内传播的TEM波，同轴波导入口位于径向线的中心，微波在径向线内从入口向四周均匀传播。目前对螺旋阵列天线的馈电主要是采用径向线作为馈电波导，其入口必须位于径向线下底板的中心，但由于馈电波导前端结构的影响，在纵向空间受限的情况下，有时很难将馈电波导入口放在下底板中心。近年来，随着高功率微波技术的不断发展，推动着人们对作为其技术终端的高功率微波天线技术的研究。由于传输的微波具有高功率特性，高功率微波天线除了要满足良好的辐射指标外，还需要尽量达到包括高功率容量、小型化、轻型化等若干特殊目标。径向线螺旋阵列天线作为一种具有特殊馈电结构的平面阵列天线形式，因其具有结构利用率高、辐射效率高等优势得到了广泛的关注。通过对高功率径向线螺旋阵列天线的研究，证明可以通过增大单个子阵的单元数目来减少子阵之间的级联从而在提高天线增益的同时降低插入损耗；通过矩形栅格、三角形栅格单元布局方式的研究对比，获得节约系统成本的方法；通过耦合探针和扼流结构的协同设计，可以实现径向线的高效率传输设计。阵列天线是将若干个辐射单元按照一定的方式进行排列和激励，利用电磁波的干涉原理和叠加原理来实现微波定向辐射的天线形式，通过增加单元数目及改变单元空间排列方式可以提高阵列天线的增益。由于将微波功率分配到多个辐射单元上，使得各单元仅需承受较小的功率，以及易于进行天线的密封从而可以实现天线的高功率容量。通过采用不同形式的辐射单元可以实现任意极化波的辐射，通过采用合适的馈电波导可以实现天线的小型化。[马睿，刘庆想，李相强，张健穹.66单元三角形栅格径向线阵列天线馈电网络的设计[J].强激光与粒子束,2013.25(11):2949-5953]。螺旋天线是由导电性能良好的金属导体(导线)绕成螺旋状而构成的，日本学者在研究中发现少匝数和小螺距角相结合的螺旋天线(称为短螺旋天线)，可以辐射良好的圆极化波，它具有波瓣宽度宽、轴比良好、增益较高等优点，加上其轴向尺寸短的特点，已经被应用到阵列天线中。[NakanoH,TakedaH,HonmaT,etal.Extremelylow-profilehelixradiatingacircularlypolarizedwave[J].IEEETransonAntennasandPropagation,1991,39(6):754-756]、[NakanoH,TakedaH,KitamuraY,etal.Low-profilehelicalarrayantennafedfromaradialwaveguide[J].IEEETransonAntennasandPropagation,1992,40(3):279-284]、[李相强，刘庆想,赵柳.短螺旋天线改进设计[J].微波学报,2009,25(1):51-54]。采用短螺旋天线作为天线单元，径向线作为馈电波导并通过耦合探针提取能量的思路，学者首先设计了一种4单元矩形径向线螺旋子阵，初步验证了该思路的可行性[赵柳，张健穹，吴晓降，等.4单元矩形径向线螺旋阵列天线的理论分析和数值模拟[J].强激光与粒子束,2007.19(11):1869-1872]，并在此基础上进一步研究了高功率单、双层径向线阵列天线，在微波定向圆极化辐射的同时，也达成了阵列天线系统的GW级高功率容量，进一步验证了高功率径向线阵列天线设计思想的可实现性，并且明确了它具有结构尺寸小、方向性高、易于辐射圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
天线阵列侧馈式馈电网络，包括顺序连接的馈电波导、第一波导、过渡波导和第二波导；所述馈电波导与第一波导连接处具有折弯结构；所述第一波导、过渡波导和第二波导均为矩形波导，其上底板宽度相同且处于同一平面；所述第一波导厚度大于第二波导；所述过渡波导入口处厚度与第一波导相同，出口处厚度与第二波导相同；所述上底板上分布有馈电端口。

【技术特征摘要】
1.天线阵列侧馈式馈电网络，包括顺序连接的馈电波导、第一波导、过渡波导和第二波导；所述馈电波导与第一波导连接处具有折弯结构；所述第一波导、过渡波导和第二波导均为矩形波导，其上底板宽度相同且处于同一平面；所述第一波导厚度大于第二波导；所述过渡波导入口处厚度与第一波导相同，出口处厚度与第二波导相同；所述上底板上分布有馈电端口。2.根据权利要求1所述的天线阵列侧馈式馈电网络，其特征在于，所述折弯结构弯曲角度为π/2。3.根据权利要求1所述的天线阵列侧馈式馈电网络，其特征在于，所述馈电波导(1)具有阻抗变换结构。4.根据权利要求3所述的天线阵列侧馈式馈电网络，其特征在于，所述阻抗变换结构由宽度和/或厚度不同的矩形波导连接构成。5.根据权利要求4所述的天线阵列侧馈式馈电网络，其特征在于，所述连接处具...

【专利技术属性】
技术研发人员：张健穹，赵玮琛，刘庆想，李相强，梁源，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：新型
国别省市：四川,51