一种宽角扫描的基片集成波导缝隙天线阵制造技术

本实用新型专利技术属于雷达天线技术领域，具体为一种宽角扫描的基片集成波导缝隙天线阵。本实用新型专利技术天线阵由顶层的上表面开缝的辐射波导阵列以及中层的馈电匹配波导和最下层的馈电波导共同压制而成。在耦合上层辐射波导的缝隙附近，设有金属小圆柱，用于对阻抗的匹配调节；下层馈电波导通过微带线进行缝隙耦合馈电，以实现最宽的阻抗匹配，并且在高角度扫描时依旧具备良好的阻抗匹配特性。本天线阵列阻抗带宽可以达到5%，E面扫描达到80度时阻抗驻波比依然小于2，一根波导两端口隔离度完全小于

【技术实现步骤摘要】
一种宽角扫描的基片集成波导缝隙天线阵


[0001]本技术属于雷达天线
，具体涉及一种宽角扫描的基片集成波导缝隙天线阵。

技术介绍

[0002]基片集成波导缝隙天线阵，作为一种具备超低剖面以及较高增益的天线种类，自专利技术之初，就首先在军事领域拥有了较为广阔的应用场景，逐渐地，其也慢慢发展至民用领域。其H面的波束可以在设计之初即通过对缝隙的迭代收敛设计达到极低的旁瓣以及很窄的波束宽度，所以一般在使用时H面无须电扫描或波束赋形，直接进行机械扫描。由于一般的此种阵列均是沿其E面方向进行紧密排布，且每根波导间的距离可以小于其辐射的半波长，所以E面是可以通过对波导的不同激励电流强度和相位来实现波束赋形和电扫描。
[0003]虽然这种天线具备非常优良的性能，但是从设计缝隙的长度偏置等参量开始就要求收敛精度极高，并且带宽本身就非常窄，加工难度较大，这就导致其本身匹配难以调节好。当在E面进行扫描时，其各波导的有源驻波是很难达标的，这也直接导致宽角扫描非常难以实现，从而会大大削弱天线的性能。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术的不足，本技术提供一种宽角扫描的基片集成波导缝隙天线阵，可以解决该类天线阵E面难以实现宽角扫描的问题。
[0005]本技术提供的宽角扫描的基片集成波导缝隙天线阵，由最顶层的上表面开缝的辐射波导阵列9以及中层的馈电匹配波导2和最下层的馈电波导3共同压制而成。其中：
[0006]所述顶层的辐射波导9，由多根长波导紧密排列而成，每相邻两根长波导之间通过金属化过孔8相隔，每根长波导的中心处通过金属化过孔4将其分隔开；每根长波导的顶层上表面开有一排共N个不同的辐射缝隙1，该排辐射缝隙1关于中心成镜面对称。这样做的目的是为了实现H面的和差波束；这里，N根据实际情况设计确定，一般地，N为16
‑
40个，优选N为20
‑
30，更优选N为24；
[0007]每根辐射长波导9的下表面开有耦合缝隙5，其与中层的馈点匹配波导2相连；
[0008]所述的中层馈电匹配波导2，其上表面开有耦合缝隙5，与上方辐射波导通过此耦合缝隙进行电磁能量的耦合；
[0009]所述的中层馈电波导2下表面也开有耦合缝隙7，以使得下方馈电波导的能量从该缝隙进入该波导内部；
[0010]所述的下层馈电波导3紧贴中层馈电匹配波导2的下表面，其上表面开有耦合缝隙7，下表面依旧镀上铜层；且四周由自上而下的金属化过孔进行隔离，避免电磁能量外泄。
[0011]本技术中，在耦合上层辐射波导的缝隙附近，有一金属通孔6，用于对阻抗的匹配调节。这样就添加了另一个自由度对其中的场进行调节，从而实现更好的阻抗匹配。
[0012]本技术中，所述馈电波导3内部中心的位置设有带状线10，其相对于馈电缝隙
7的位置均可以进行调节；带状线10位于下层馈电波导内部，其相对于上方的耦合缝隙位置也是十分重要，可以提供更多的调节阻抗匹配的自由度。
[0013]本技术中，另有同轴探针11用来对带状线产生激励，同轴探针11的内部金属探针插入馈电波导3与带状线尾部相接触，其外壳与馈电波导3底层铜层相接触，这些都是为了在高扫描角度时天线具备良好的阻抗匹配特性。
[0014]本技术设计的天线阵，其阻抗带宽可以达到5%，E面扫描达到80度时阻抗驻波比依然小于2，一根波导两端口隔离度完全小于
‑
30 dB，排列较为紧凑、可靠性极高。
附图说明
[0015]图1为1
×
13有限基片集成波导缝隙天线阵斜视图。
[0016]图2为单根基片集成波导缝隙天线中心区域局部俯视图。
[0017]图3为单根基片集成波导缝隙天线中心区域局部正视图。
[0018]图4为无限天线阵列的扫描时端口1的有源驻波。
[0019]图5为无限天线阵列的扫描时端口2的有源驻波。
[0020]图6为无限天线阵列的扫描时端口1和端口2之间的隔离度。
[0021]图7为1
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13有限基片集成波导缝隙天线阵H面主极化与交叉极化辐射方向图。
[0022]图8为1
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13有限基片集成波导缝隙天线阵E面主极化扫描辐射方向图。
[0023]图中标号：1为辐射缝隙，2为中层馈电匹配波导，3为下层馈电波导，4为长波导分隔金属化过孔，5为馈电耦合缝隙,6为调节阻抗匹配通孔，7为最下层带状线馈电耦合缝隙，8为相邻波导分隔金属化过孔，9为顶层辐射波导，10为带状线，11为馈电同轴电缆。
具体实施方式
[0024]如图1所示，为1
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13有限基片集成波导缝隙天线阵斜视图，即由13根长波导紧密排列组成的有限天线阵。在最顶部的铜箔表面上开有辐射缝隙1，按照迭代收敛结果每半根短波导上的缝隙均有不同的偏置和长度。中层为馈电匹配波导2，下层为馈电波导3。
[0025]如图2所示为单根波导的俯视图，最顶部为辐射波导4，其下表面开有耦合缝隙5，该耦合缝隙与下方馈电匹配波导相连，使得电磁能量可以耦合上来。为了调节阻抗匹配，在其中加入了金属过孔6内的金属小圆柱，其相对于耦合缝隙5的位置以及粗细均可自由调节，以使得整个天线实现较好的阻抗匹配。整个波导阵列被分为左右两部分，中间通过金属化过孔4进行分隔，两部分关于中心成镜面对称。整块波导由一块PCB板制成，每两根相邻的长波导间由若干金属化过孔8进行分隔，可以有效地将电磁波局域在每根波导内部。
[0026]如图3所示为天线的正视图，中层馈电匹配波导2紧贴在上层辐射波导9下表面，其底部开有另一耦合缝隙7，这是为了使得最下方的耦合能量进入到馈电匹配波导中。最下方的是馈电波导3，馈电结构完全位于其中，其下表面敷有铜层，以及周围均有金属化过孔，这是为了防止电磁能量外泄以及防止馈电缝隙7产生背向辐射。带状线10位于馈电波导内部中心的位置，其相对于馈电缝隙7的位置均可以进行调节。同轴探针11用来对带状线产生激励，内部金属探针插入馈电波导与带状线尾部相接触，其外壳与馈电波导3底层铜层相接触，这一系列操作均是为了在高扫描角度时天线具备良好的阻抗匹配特性。
[0027]如图4所示为无限天线阵列被激励后扫描时的端口1的有源驻波，可以看到一直到
80度时有源驻波依然低于2，说明具备非常好的扫描阻抗匹配特性。
[0028]如图5所示为无限天线阵列被激励后扫描时的端口2的有源驻波，可以看到与端口1的特性基本一样，说明两个端口的阻抗匹配特性基本完全一样。
[0029]如图6所示为无限天线阵列被激励后扫描时的两端口隔离度，可以看到直到80度其隔离度都可以低于
‑
30 dB，说明两端口间的耦合非常低，且能量基本可以被辐射出去。
[0030]如图7所示为1
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13有限天线阵所有端口全部被激励时中心频点H面的主极化和交叉极化方向图，其主极化具备较高的增益和较低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽角扫描的基片集成波导缝隙天线阵，其特征在于，由最顶层的上表面开缝的顶层辐射波导阵列以及中层馈电匹配波导和下层馈电波导共同压制而成；其中：所述顶层辐射波导阵列，由多根长波导紧密排列而成，每相邻两根长波导之间通过金属化过孔相隔，每根长波导的中心处通过金属化过孔将其分隔开；每根长波导的顶层上表面开有一排可共N个不同的辐射缝隙，该排辐射缝隙关于中心成镜面对称，用于实现H面的和差波束；这里，N根据实际情况设计确定，N为16
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40个；每根长波导的下表面开有耦合缝隙，其与中层馈电匹配波导相连；所述的中层馈电匹配波导，其上表面开有耦合缝隙，与上方辐射波导通过此耦合缝隙进行电磁能量的耦合；中层馈电匹配波导下表面开有馈电耦合缝隙，以使得下方馈电波导的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张喆，尹卫爽，梁修业，曾建平，黄浩，关放，刘晓晗，资剑，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：新型
国别省市：