基于虚拟金属壁的轻质波导天线阵制造技术

本发明专利技术公开一种基于虚拟金属壁的轻质波导天线阵，包括馈电波导、辐射波导；馈电波导包括至少两层功分馈电腔体层，最下层功分馈电腔体层设置有下金属脊，下金属脊上设置有馈电端口；自下而上第n层功分馈电腔体层中设置有2

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟金属壁的轻质波导天线阵


[0001]本专利技术涉及微波天线
，具体涉及一种基于虚拟金属壁的轻质波导天线阵。

技术介绍

[0002]波导缝隙天线是在波导上开缝隙，电磁波通过缝隙向外部空间辐射的天线。现有技术中，例如公开号为CN111864377A的中国专利技术专利申请公开了一种宽带共线缝波导缝隙天线，包括波导同轴变换器、一分二馈电波导和辐射波导；一分二馈电波导与辐射波导对称的嵌套结合，通过共用的公共壁进行分隔；波导同轴变换器位于一分二馈电波导的下侧中心，一分二馈电波导和辐射波导的两端及辐射波导与波导同轴变换器结合处设置有隔离墙，用于形成封闭的波导腔；辐射波导的顶部沿宽边方向中心线上开有若干个辐射缝隙，各个辐射缝隙位于同一直线上，在辐射缝隙附近的波辐射波导的波导腔内设置交替分布的扰动块。波导缝隙天线具有良好的平面结构，易于与安装物体共形，并拥有损耗低、功率容量大、辐射效率高等一系列优点，受到了国内外学者的广泛关注与研究，并在雷达与通信系统中得到广泛应用。
[0003]单根波导缝隙天线的辐射缝隙数量与天线带宽成反比，即辐射缝隙越多，天线带宽越窄。为实现宽带设计，需要限制单根波导缝隙天线的辐射缝隙数量；为获得高增益特性，需要将单根波导缝隙天线进行组阵。故波导缝隙天线阵通常由多层波导腔体构成，顶层为多个辐射波导，设计有辐射缝隙，辐射波导层以下为馈电波导层，完成对多个辐射波导的功分馈电。
[0004]在波导缝隙天线阵的设计过程中，不仅要满足天线阵的电性能指标要求，还要综合考虑天线阵的制造实现难易程度及成本。目前，波导缝隙天线阵的加工制造流程大体可分为以下三个步骤：1、结构拆分，由于波导缝隙天线阵的多层结构设计，及其波导内部的复杂结构，很难通过机械加工一次成型，需要对其电讯尺寸进行工艺结构拆分，形成满足机械加工与焊接要求的零部件，通常是按层划分；2、真空钎焊，通过工装定位、装夹等技术措施保证各个零部件的相对位置关系，将其放入真空钎焊设备中，完成焊接，这一步要求天线阵内部不能存在封闭的空腔，否则会因内外大气压差造成结构变形；3、电镀处理，为满足天线的表面防护及环境适应性要求，需要使用电镀液对天线的内外表面进行清洗，这要求天线内部结构中不能存在过小的孔，否则电镀液不易流出，形成残留，造成天线电性能的恶化。
[0005]同时，由于导弹、飞机等各种高速飞行器的发展，也对天线提出了更高的要求，首当其冲的就是对重量的限制。传统地，通过对天线阵非电磁信号接触区域的金属进行剔除，可实现减重。但此种传统的减重方法已经越来越难以满足需求，这要求波导缝隙天线阵的设计者，在电讯设计阶段即实现减重设计。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于：现有技术中波导缝隙天线减重时会形成封闭空
腔易造成结构变形，以及电镀液不易流出，形成残留，影响天线电性能的技术问题。
[0007]本专利技术是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种基于虚拟金属壁的轻质波导天线阵，包括馈电波导、辐射波导；
[0008]所述馈电波导包括自下而上依次设置的至少两层功分馈电腔体层，最顶层为辐射波导；
[0009]最下层功分馈电腔体层设置有下金属脊，下金属脊上设置有馈电端口；
[0010]自下而上第n层功分馈电腔体层中设置有2
n
‑1个第一波导组阵，其中n为大于1的正整数，第一波导组阵包括两个第一金属脊，每个第一波导组阵中的两个第一金属脊之间设置第一耦合缝隙；
[0011]相邻两个第一波导组阵之间相对的两个第一金属脊端部为虚拟金属壁，两虚拟金属壁之间间隔的区域为电磁波截止区；
[0012]所述辐射波导中设置有若干个第二波导组阵，第二波导组阵的个数为紧邻辐射波导下方的功分馈电腔体层中第一波导组阵数量的两倍，第二波导组阵包括两个第二金属脊，每个第二波导组阵中的两个第二金属脊之间设置第二耦合缝隙，相邻两第二波导组阵之间设置有物理金属壁；
[0013]所述辐射波导顶部设置有若干个辐射缝隙。
[0014]本专利技术中的基于虚拟金属壁的轻质波导天线阵在实际应用时，其设计有虚拟金属壁，两虚拟金属壁之间的波导内结构可全部去除，通过电讯设计实现天线减重。通过虚拟金属壁的设计，实现了减重区与电磁信号区的物理连通，因此，下至馈电端口，上至辐射缝隙，通过虚拟金属壁与耦合缝隙，所述基于虚拟金属壁的轻质波导天线阵的内部波导腔体均连通，并与外界相连通，在实现减重的同时，即避免封闭空腔的存在，也易于电镀液的流出，降低加工制造的难度与成本。从另一角度说，虚拟金属壁利用矩形波导与脊波导所具有的不同截止频率，实现了与物理金属壁同样的对电磁波全反射功能。两虚拟金属壁之间区域构成电磁截止区，电磁截止区内部并不存在电磁波，故其波导内部结构可全部去除，实现减重设计。同时，由于虚拟金属壁并不物理存在，故电磁截止区并不是封闭空腔结构，其与非截止区是相通的，这一设计即满足真空钎焊的要求，也利于表面处理时电镀液在天线阵波导腔体内的流入流出，降低加工成本与制造难度。本专利技术所述的基于虚拟金属壁的轻质波导天线阵适用于机载、弹载等对重量有较严格要求的应用场景。
[0015]优化的，所述功分馈电腔体层共计设置3层。
[0016]优化的，所述馈电端口位于下金属脊中间；
[0017]所述馈电端口位于其上一层电磁波截止区的中间下方；
[0018]所述第一耦合缝隙位于其上一层电磁波截止区的中间下方；
[0019]所述物理金属壁位于其下一层第一耦合缝隙的正上方。
[0020]优化的，所述第一耦合缝隙、第二耦合缝隙均为长孔，且长孔的长度方向垂直于轻质波导天线阵的长度方向。
[0021]优化的，所述辐射缝隙为长孔，且辐射缝隙的长度方向平行于轻质波导天线阵的长度方向。
[0022]优化的，每个第二波导组阵上方设置4个辐射缝隙。
[0023]优化的，所述下金属脊、第一金属脊、第二金属脊均为长条形，且其截面形状均为
矩形。
[0024]优化的，相邻两第二波导组阵之间相互靠近的两个第二金属脊为一体的，物理金属壁设置在该一体的第二金属脊的中间。
[0025]优化的，所述馈电端口为圆孔。
[0026]优化的，所述第二耦合缝隙向下的投影位于其下一层功分馈电腔体层的投影范围内，且辐射波导的长度大于其下一层功分馈电腔体层的长度；
[0027]上一层第一耦合缝隙向下的投影位于其下一层功分馈电腔体层的投影范围内，且上一层功分馈电腔体层的长度大于下一层功分馈电腔体层的长度。
[0028]本专利技术的优点在于：
[0029]本专利技术中的基于虚拟金属壁的轻质波导天线阵在实际应用时，其设计有虚拟金属壁，两虚拟金属壁之间的波导内结构可全部去除，通过电讯设计实现天线减重。通过虚拟金属壁的设计，实现了减重区与电磁信号区的物理连通，因此，下至馈电端口，上至辐射缝隙，通过虚拟金属壁与耦合缝隙，所述基于虚拟金属壁的轻质波导天线阵的内部波导腔体均连通，并与外界相连通，在实现减重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟金属壁的轻质波导天线阵，其特征在于：包括馈电波导(1)、辐射波导(2)；所述馈电波导(1)包括自下而上依次设置的至少两层功分馈电腔体层(11)，最顶层为辐射波导(2)；最下层功分馈电腔体层(11)设置有下金属脊(111)，下金属脊(111)上设置有馈电端口(117)；自下而上第n层功分馈电腔体层(11)中设置有2
n
‑1个第一波导组阵(112)，其中n为大于1的正整数，第一波导组阵(112)包括两个第一金属脊(113)，每个第一波导组阵(112)中的两个第一金属脊(113)之间设置第一耦合缝隙(114)；相邻两个第一波导组阵(112)之间相对的两个第一金属脊(113)端部为虚拟金属壁(115)，两虚拟金属壁(115)之间间隔的区域为电磁波截止区(116)；所述辐射波导(2)中设置有若干个第二波导组阵(21)，第二波导组阵(21)的个数为紧邻辐射波导(2)下方的功分馈电腔体层(11)中第一波导组阵(112)数量的两倍，第二波导组阵(21)包括两个第二金属脊(211)，每个第二波导组阵(21)中的两个第二金属脊(211)之间设置第二耦合缝隙(212)，相邻两第二波导组阵(21)之间设置有物理金属壁(213)；所述辐射波导(2)顶部设置有若干个辐射缝隙(22)。2.根据权利要求1所述的基于虚拟金属壁的轻质波导天线阵，其特征在于：所述功分馈电腔体层(11)共计设置3层。3.根据权利要求1所述的基于虚拟金属壁的轻质波导天线阵，其特征在于：所述馈电端口(117)位于下金属脊(111)中间；所述馈电端口(117)位于其上一层电磁波截止区(116)的中间下方；所述第一耦合缝隙(114)位于其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑治，汪伟，张洪涛，陈明，郑雨阳，赵忠超，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：