一种双层匹配隔板波导功分器结构及优化方法技术

本发明专利技术涉及一种双层匹配隔板波导功分器结构及优化方法，所述波导功分器设置有匹配隔板，所述匹配隔板由第一匹配隔板和第二匹配隔板组成；所述优化方法包括：根据预定规则获取第一匹配隔板和第二匹配隔板的高度数据和长度数据；获取第一三角形台阶和第二三角形台阶；将第一三角形台阶分别置于第一匹配隔板的两端，将第二三角形台阶分别置于第二匹配隔板的两端，以获得双层斜面匹配台阶的匹配隔板结构；对双层斜面匹配台阶的匹配隔板中两个长方形台阶的长度进行优化以使波导功分器的反射损耗达到最优。该方法能够减小波导平板阵列天线的仿真优化时间,获得比采用常规矩形台阶的波导平板阵列天线更宽的工作带宽。

【技术实现步骤摘要】
一种双层匹配隔板波导功分器结构及优化方法
本专利技术属于卫星通信和微波通信平板天线的
，具体涉及一种双层匹配隔板波导功分器结构及优化方法。
技术介绍
波导平板阵列天线具有机械强度高、结构紧凑、便于和载体共性的特性，这些特性使得天线对空气阻力或者是水的阻力适应性好，被广泛应用于侦查、预警和对抗雷达，机载和导弹天线、车载卫星接收天线、卫星通信和微波通信系统等领域。在利用仿真软件对天线指标进行优化时，通常需要同时优化多个参数，以找到多个关键变量的最优组合点。例如变量A和变量B各有两个待优化参数，因此需运行四次结果，若再增加变量C进行优化，变量C有两个待优化参数，则需要运行八次结果，若变量C待优化的参数为三个，则需运行12次结果。由此可见，变量数量的增加会极大地增大计算量。对于波导平板阵列天线来说，为了满足通信距离对天线增益的要求，阵面单元数量常大于等于64个，阵面增大会引起剖分网格增加、运行速度降低。因此对于波导平板阵列天线来说，如何寻找合适的优化方向以减小仿真软件运行时间从而更快的获取最优结果成为波导平板阵列天线设计亟待解决的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种波导阵列天线及其优化方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本申请提供了一种双层匹配隔板波导功分器结构的优化方法，波导功分器设置于馈电网络层，为E-T分支波导功分器，分支波导在主波导的宽壁上，并设置有匹配隔板，用于调节波导功分器的反射损耗；匹配隔板为双层匹配隔板，由第一匹配隔板和第二匹配隔板组成；方法包括：根据预定规则获取第一匹配隔板的高度数据和长度数据，以及第二匹配隔板的高度数据和长度数据；从第一匹配隔板的上顶点向第二匹配隔板的同侧下顶点进行几何连线，获取第一三角形台阶和第二三角形台阶；将第一三角形台阶分别置于第一匹配隔板的两端，以及将第二三角形台阶分别置于第二匹配隔板的两端，以获得双层斜面匹配台阶的匹配隔板结构；对双层斜面匹配台阶的匹配隔板中两个长方形台阶的长度进行优化以使波导功分器的反射损耗达到最优。在一个优选例中，预定规则为：其中，H10为第一匹配隔板的高度，L10为第一匹配隔板的长度，H20为第二匹配隔板的高度，L20为第二匹配隔板的长度，a0为波导功分器的宽边长度，b0为波导功分器的窄边长度，λmin为波导平板阵列天线工作频段内高频对应的电磁波空间自由波长，λmax为波导平板阵列天线工作频段内低频对应的电磁波空间自由波长，λcmin为波导平板阵列天线工作频段内高频对应的波导波长，以及λcmax为波导平板阵列天线工作频段内低频对应的波导波长。在一个优选例中，从第一匹配隔板的上顶点向第二匹配隔板的同侧下顶点进行几何连线，获取第一三角形台阶和第二三角形台阶，包括：从第一匹配隔板的左上顶点向第二匹配隔板的左下顶点进行几何连线，获取第一三角形台阶和第二三角形台阶。在一个优选例中，从第一匹配隔板的上顶点向第二匹配隔板的同侧下顶点进行几何连线，获取第一三角形台阶和第二三角形台阶，包括：从第一匹配隔板的右上顶点向第二匹配隔板的右下顶点进行几何连线，获取第一三角形台阶和第二三角形台阶。在一个优选例中，第一三角形台阶的一个直角边长度为H10，另一个直角边长度为第二三角形台阶的一个直角边长度为H20，另一个直角边长度为其中，H10为第一匹配隔板的高度，L10为第一匹配隔板的长度，H20为第二匹配隔板的高度，L20为第二匹配隔板的长度。本申请还提供了一种双层匹配隔板波导功分器，包括：第一匹配隔板、第二匹配隔板、两个第一三角形隔板和两个第二三角形隔板，两个第一三角形隔板分别设置在第一匹配隔板的两侧，两个第二三角形隔板分别设置在第二匹配隔板的两侧；第一三角形隔板和第二三角形隔板是从第一匹配隔板的上顶点向第二匹配隔板的同侧下顶点进行几何连线得到的。在一个优选例中，第一匹配隔板与第二匹配隔板尺寸关系为：其中，H10为第一匹配隔板的高度，L10为第一匹配隔板的长度，H20为第二匹配隔板的高度，L20为第二匹配隔板的长度，a0为波导功分器的宽边长度，b0为波导功分器的窄边长度，λmin为波导平板阵列天线工作频段内高频对应的电磁波空间自由波长，λmax为波导平板阵列天线工作频段内低频对应的电磁波空间自由波长，λcmin为波导平板阵列天线工作频段内高频对应的波导波长，以及λcmax为波导平板阵列天线工作频段内低频对应的波导波长。在一个优选例中，第一三角形台阶的一个直角边长度为H10，另一个直角边长度为第二三角形台阶的一个直角边长度为H20，另一个直角边长度为其中，H10为第一匹配隔板的高度，L10为第一匹配隔板的长度，H20为第二匹配隔板的高度，L20为第二匹配隔板的长度。本申请还提供了一种波导平板阵列天线，包括上述优选例中的波导功分器。在一个优选例中，该天线还包括：辐射层、耦合层和馈电网络层，辐射层设置于耦合层上方，馈电网络层设置于耦合层下方。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术所述的一种双层匹配隔板波导功分器结构及优化方法，通过在波导平板阵列天线的波导功分器内引入双层斜面匹配台阶，扩展了天线工作带宽。同时相对于常规同时进行两个匹配台阶长度和高度、两个三角长度共六个变量的设计优化来说，本专利技术第一步优化过程只对矩形匹配台阶长度和高度进行优化，只有四个变量，且其没有斜面、结构简单、网格剖分较少，因此可迅速获得优化结果；另外一步优化过程只有两个变量，只需在较小范围内进行调整即可获取最优结果，且驻波带宽大于采用常规矩形台阶的驻波带宽。可以理解，在本专利技术范围内中，本专利技术的上述各技术特征和在下文(如实施方式和例子)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。附图说明图1为采用双层矩形匹配台阶的波导功分器示意图；图2是本申请第一实施方式中一种波导平板阵列天线的优化方法的流程图；图3是本申请第一实施方式中一种第一匹配隔板和第二匹配隔板的示意图；图4是本申请第一实施方式中第一三角形台阶和第二三角形台阶的获取方法示意图；图5是本申请第一实施方式中一种双层斜面匹配台阶的匹配隔板的示意图；图6是本申请第一实施方式中一种采用双层斜面匹配台阶的波导功分器示意图；图7是本申请第二实施方式中一种波导平板阵列天线的结构图；图8是本申请第二实施方式中一种辐射层的正视图；图9是本申请第二实施方式中一种辐射层的侧视图；图10是本申请第二实施方式中一种辐射层的立体结构图；图11是本申请第二实施方式中一种耦合层的正视图；图12是本申请第二实施方式中一种耦合层的立体结构图；图13是本申请第二实施方式中一种馈电网络层的正视图；图14是本申请第二实施方式中一种馈电网络层的立体结构图；附图标记：耦合腔1波导功分器2第一匹配隔板3第二匹配隔板4第一斜面匹配台阶5第一三角形台阶6第二三角形台阶7辐射层8耦合层9馈电网络层10辐射缝11去耦栅12谐振腔13双层匹配隔板14馈电口15第二匹配台阶16具体实施方式在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。为使本专利技术的目本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双层匹配隔板波导功分器结构的优化方法，其特征在于，所述波导功分器设置于馈电网络层，为E‑T分支波导功分器，分支波导在主波导的宽壁上，并设置有匹配隔板，用于调节波导功分器的反射损耗；所述匹配隔板为双层匹配隔板，由第一匹配隔板和第二匹配隔板组成；所述方法包括：根据预定规则获取所述第一匹配隔板的高度数据和长度数据，以及所述第二匹配隔板的高度数据和长度数据；从所述第一匹配隔板的上顶点向所述第二匹配隔板的同侧下顶点进行几何连线，获取第一三角形台阶和第二三角形台阶；将所述第一三角形台阶分别置于所述第一匹配隔板的两端，以及将所述第二三角形台阶分别置于所述第二匹配隔板的两端，以获得双层斜面匹配台阶的匹配隔板结构；对所述双层斜面匹配台阶的匹配隔板中两个长方形台阶的长度进行优化以使波导功分器的反射损耗达到最优。

【技术特征摘要】
1.一种双层匹配隔板波导功分器结构的优化方法，其特征在于，所述波导功分器设置于馈电网络层，为E-T分支波导功分器，分支波导在主波导的宽壁上，并设置有匹配隔板，用于调节波导功分器的反射损耗；所述匹配隔板为双层匹配隔板，由第一匹配隔板和第二匹配隔板组成；所述方法包括：根据预定规则获取所述第一匹配隔板的高度数据和长度数据，以及所述第二匹配隔板的高度数据和长度数据；从所述第一匹配隔板的上顶点向所述第二匹配隔板的同侧下顶点进行几何连线，获取第一三角形台阶和第二三角形台阶；将所述第一三角形台阶分别置于所述第一匹配隔板的两端，以及将所述第二三角形台阶分别置于所述第二匹配隔板的两端，以获得双层斜面匹配台阶的匹配隔板结构；对所述双层斜面匹配台阶的匹配隔板中两个长方形台阶的长度进行优化以使波导功分器的反射损耗达到最优。2.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述预定规则为：其中，H10为所述第一匹配隔板的高度，L10为所述第一匹配隔板的长度，H20为所述第二匹配隔板的高度，L20为所述第二匹配隔板的长度，a0为波导功分器的宽边长度，b0为波导功分器的窄边长度，λmin为波导平板阵列天线工作频段内高频对应的电磁波空间自由波长，λmax为波导平板阵列天线工作频段内低频对应的电磁波空间自由波长，λcmin为波导平板阵列天线工作频段内高频对应的波导波长，以及λcmax为波导平板阵列天线工作频段内低频对应的波导波长。3.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述从所述第一匹配隔板的上顶点向所述第二匹配隔板的同侧下顶点进行几何连线，获取第一三角形台阶和第二三角形台阶，包括：从所述第一匹配隔板的左上顶点向所述第二匹配隔板的左下顶点进行几何连线，获取第一三角形台阶和第二三角形台阶。4.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述从所述第一匹配隔板的上顶点向所述第二匹配隔板的同侧下顶点进行几何连线，获取第一三角形台阶和第二三角形台阶，包括：从所述第一匹配隔板的右上顶点向所述第二匹配隔板的右下顶点进行几何连线，获取第一三角形台阶和第二三角形台...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小磊，王孟，
申请(专利权)人：西安三维通信有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61