一种适用于Ka波段的波导槽隙天线结构及阵列天线制造技术

本实用新型专利技术提供了一种适用于Ka波段的波导槽隙天线结构，包括天线结构主体以及天线结构主体内部的谐振腔与矩形波导，谐振腔表面开有四个辐射槽隙形成辐射层，谐振腔底部与矩形波导连接形成馈电层。本实用新型专利技术提出的方案使与传统阵列天线相比可以显著提高功率容量，形成的阵列天线中谐振腔之间共用腔壁，结构紧凑，最大程度地提高了口径效率；输入输出共轴，适用于对轴向空间要求不高的场合；加工时可使用3D打印技术，能有效降低加工成本。能有效降低加工成本。能有效降低加工成本。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于Ka波段的波导槽隙天线结构及阵列天线


[0001]本技术涉及微波天线领域，特别涉及一种适用于Ka波段的波导槽隙天线结构及阵列天线。

技术介绍

[0002]高功率微波（HPM）一般指1~300 GHz频率范围内峰值功率大于100 MW的电磁波。近年来，在向高频方向发展的通信系统、远程雷达和新型加速器等领域对微波源需求的引导下，高功率技术也向高频方向发展。根据已发表的文献，Ka波段高功率微波源的输出功率已达到500 MW。喇叭天线通常用于高功率微波系统，但其增益低、尺寸大，不利于实际场景应用。
[0003]传统的高功率微波天线，如Vlasov天线、COBRA天线和大口径抛物面天线，在一定程度上满足了实验和应用的需要，但尺寸大、结构复杂、辐射效率低等缺陷限制了这些天线的应用。随后发展的径向螺旋线阵列天线、径向线槽天线、传输阵列天线等类型的阵列天线具有优异的性能，但当微波频率提高、波长变短时，这些天线难以满足高功率微波对功率容量的需求，天线的加工也变得尤其困难。此外，馈电网络的复杂性也使这些天线难以组成大型阵列。
[0004]由于现有的Ka波段高功率容量天线存在功率容量不足、尺寸大、结构复杂等问题，不能满足高功率微波的应用需求。为了提高实用性，拓宽应用范围，开发高功率容量、结构简单、低成本的Ka波段高功率毫米波天线已成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，提供了一种新型Ka波段高效高功率容量波导槽隙天线结构及阵列天线，其功率容量高、效率高、结构简单紧凑、易于加工，可以解决传统阵列天线功率容量不足、结构复杂的问题。
[0006]本技术采用的技术方案如下：一种适用于Ka波段的波导槽隙天线结构，包括天线结构主体以及天线结构主体内部的谐振腔与矩形波导，谐振腔表面开有四个辐射槽隙形成辐射层，谐振腔底部与矩形波导连接形成馈电层。
[0007]进一步的，所述谐振腔表面的辐射槽隙均作倒角处理。
[0008]进一步的，所述谐振腔表面的四个辐射槽隙呈2
×
2形式排列。
[0009]进一步的，所述谐振腔底部与矩形波导垂直连接，进行垂直馈电。
[0010]进一步的，所述天线结构主体口径面尺寸为13.5mm
×
13.5mm。
[0011]进一步的，所述四个辐射槽隙长度与宽度均为3.66mm
×
4.91mm，辐射槽隙横向间隔为2.66mm；谐振腔高度为4.318mm，矩形波导口径面尺寸为4.318mm
×
8.57mm。
[0012]本技术还提出了一种基于上述的适用于Ka波段的波导槽隙天线结构的阵列天线，其特征在于，由16个波导槽隙天线结构组成，整体呈2
×
8形式排列，每个相邻波导槽隙天线结构共用谐振腔壁；还包括一个H面波导功率分配器与两个8路E面波导功率分配器，
H面波导功率分配器输出与两个8路E面波导功率分配器串联，两个8路E面波导功率分配器输出对应与16个波导槽隙天线结构的矩形波导连接，为16个谐振腔馈电。
[0013]进一步的，所述阵列天线能够通过3D打印技术加工成型。
[0014]与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：
[0015]1.本技术使用在谐振腔上开槽的方式形成辐射层，与传统阵列天线相比可以显著提高功率容量。
[0016]2.本技术使用矩形波导直接向谐振腔馈电，与波导缝隙馈电方式相比可以有效提高馈电功率容量，进一步提高阵列天线整体的功率容量。
[0017]3.本技术谐振腔之间共用腔壁，结构紧凑，最大程度地提高了口径效率。
[0018]4.本技术输入输出共轴，适用于对轴向空间要求不高的场合。
[0019]5.本技术加工时可使用3D打印技术，能有效降低加工成本。
附图说明
[0020]图1是本技术提出的2
×
2波导槽隙天线结构示意图。
[0021]图2是本技术一实施例中天线结构的电场分布图。
[0022]图3是本技术一实施例中天线结构的反射系数S
11
和增益的仿真结果图。
[0023]图4是本技术一实施例中天线结构的二维辐射方向性图。
[0024]图5是本技术一实施例中天线结构的中矩形波导模型的电场分布图。
[0025]图6是本技术提出的由2
×
2波导槽隙天线结构组成的阵列天线示意图。
[0026]图7是本技术一实施例中阵列天线的E面功率分配器的模型示意图和电场分布图。
[0027]图8是本技术一实施例中阵列天线的H面功率分配器的模型示意图和电场分布图。
[0028]图9是本技术一实施例中阵列天线的反射系数S
11
和传输系数S
21
的仿真结果图。
[0029]图10是本技术一实施例中阵列天线的反射系数S
11
和传输系数S
21
的仿真结果图。
[0030]图11是本技术一实施例中阵列天线示意图和电场分布图。
[0031]图12是本技术一实施例中阵列天线的反射系数S
11
和增益的仿真结果图。
[0032]图13是本技术一实施例中阵列天线的二维辐射方向性图。
[0033]图14是本技术一实施例中阵列天线的的反射系数S
11
测试结果与仿真结果的对比图。
[0034]图15是本技术一实施例中阵列天线的中E面功率分配器二维辐射方向性测试结果与仿真结果的对比图。
[0035]图16是本技术一实施例中阵列天线的中H面功率分配器二维辐射方向性测试结果与仿真结果的对比图。
[0036]图17是本技术一实施例中阵列天线在不同频率下测得的E面二维辐射方向性图。
[0037]图18是本技术一实施例中阵列天线的不同频率下测得的H面二维辐射方向性
图。
[0038]图19是本实施例提出的阵列天线的增益随频率变化测试结果与仿真结果的对比图
[0039]附图标记：1
‑
辐射槽隙，2
‑
谐振腔，3
‑
矩形波导。
具体实施方式
[0040]下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0041]实施例1
[0042]如图1所示，本实施例提出了一种适用于Ka波段的波导槽隙天线结构，包括天线结构主体以及天线结构主体内部的谐振腔2与矩形波导3，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于Ka波段的波导槽隙天线结构，其特征在于，包括天线结构主体以及天线结构主体内部的谐振腔与矩形波导，谐振腔表面开有四个辐射槽隙形成辐射层，谐振腔底部与矩形波导连接形成馈电层。2.根据权利要求1所述的适用于Ka波段的波导槽隙天线结构，其特征在于，谐振腔表面的辐射槽隙的棱角处作倒角处理。3.根据权利要求1或2所述的适用于Ka波段的波导槽隙天线结构，其特征在于，谐振腔表面的四个辐射槽隙呈2
×
2形式排列。4.根据权利要求1所述的适用于Ka波段的波导槽隙天线结构，其特征在于，所述谐振腔底部与矩形波导垂直连接，进行垂直馈电。5.根据权利要求1所述的适用于Ka波段的波导槽隙天线结构，其特征在于，天线结构主体口径面尺寸为13.5mm
×
13.5mm。6.根据权利要求5所述的适用于Ka波段的波导槽隙天线结构，其特征在于，四个辐射槽隙...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘良，吴昊，余川，孟凡宝，杨瑜，李士锋，方翔鹤，陈世韬，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院应用电子学研究所，
类型：新型
国别省市：