一种脊波导并馈的单缝隙阵列天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种脊波导并馈的单缝隙阵列天线，包括辐射单元，所述辐射单元包括一端密封的内腔，脊波导和缝隙，脊波导设置于内腔底部，另一端开口的内腔和脊波导截面形成倒置的凹字形结构；与内腔连通的缝隙设置于辐射单元顶部；两个辐射单元组合形成合成单元，两个以上的合成单元组合形成阵列单元，本实用新型专利技术使用脊波导作为馈电网络，在波导末端使用单缝隙辐射形式，可以极大的降低天线的剖面高度，阵列馈电网络采用并馈的形式，保证了天线高辐射效率和大工作频率带宽。高辐射效率和大工作频率带宽。高辐射效率和大工作频率带宽。

【技术实现步骤摘要】
一种脊波导并馈的单缝隙阵列天线


[0001]本技术涉及通信
，尤其涉及一种脊波导并馈的单缝隙阵列天线。

技术介绍

[0002]在消费电子领域，工业自动化和汽车自动驾驶领域，毫米波的应用实现了更智能化的感知通信体验。毫米波模块安装在由收发器、天线、电源管理电路、存储器和接口外设组成的印刷电路板上。其中毫米波天线在毫米波组件中的地位举足轻重。毫米波波长要比低频率波波长短很多，而天线尺寸与电磁波波长成正比，因此毫米波天线的尺寸要比低频率天线小很多，也因此波束宽度要小很多，能量更加集中。单缝隙阵列天线是在辐射单元同轴线、导管、空腔、曲面导体开一条缝隙，使电磁波通过缝隙向外空间辐射，并由辐射单元组成天线阵列，以增强方向性和波束指向灵活性。
[0003]波导就是将能量从一个地方传到另一个地方的器件。波导能够将能量束缚在一个中空的金属中，这样能大大降低能量传输过程中的损耗，而不是像天线那样直接将能量辐射到整个空间中。可以把波导理解成指向性特别强的天线，能量只能在波导能传播，而不能扩散到别的地方。波导有很多种。最常见的波导截面“形状”是矩形的和圆形/椭圆形的。波导可以通过多种模式承载电磁能，尽管这些模式通常被指定为具有最理想的损耗和带宽特性的基本模式。这种模式通常是横电波模(TE)，其中电场方向垂直于传播方向。该模式具有指向和远离波导侧壁的电场。向波导添加内部脊会改变波导内电场的行为，因为波导的壁是接地的。因此，添加内部脊移动了接地平面并限制了电场必须在波导内传播的距离，与没有脊的波导相比，还增加了壁之间的电容。与单脊波导一样，双脊波导使用这个概念来进一步“收缩”波导内的电场。这样做的结果是阻抗降低并且还降低了波导的低频截止点。与在波导内没有脊的情况相比，这基本上允许更小尺寸的波导适应更低的频率。此外，在波导内添加脊还导致创建可能具有新的内部结构的更高阶的波导模式。通过适当的设计和制造，可以控制脊的尺寸和深度以实现非常具体的行为，包括在某些情况下，将不需要的模式推到超出感兴趣的频率并减少过滤的需要。
[0004]阵列天线并联馈电(并馈)是从馈电点到每个天线单元的路径长度是一样，能够保证每个单元的相位和激励都是相等的，因此波束指向比与频率关系不大，带宽比较宽。阵列天线串联馈电(串馈)是指每一级天线终端的负载都是不一样，路径长度不等，而且彼此之间耦合影响比较大，为了使得相位相同，一般天线各单元尺寸都不一样，且由于路径长度不等，会导致频率变化时，各单元的相移不同，波束指向发生变化，带宽比较窄。并馈同串馈相比具有很大的优势，首先串馈的应用都可以通过并馈来实现，且并馈更容易控制。串馈的应用面很窄，带宽受到很大限制，方向图只能在很窄的一个范围保持法向辐射；并馈可以控制单元间距来缩小体积，且方向图不随频率的改变而出现频扫现象，并馈的功分网络经过简单的级联计算即可；并馈采用0.7波长左右的间距，副瓣低。
[0005]目前在毫米波频段的天线阵列为实现高辐射效率和大频带宽度，均采用波导馈电网络和喇叭辐射的形式，使得天线整体剖面高度较高，辐射效率低，工作频率带宽小。

技术实现思路

[0006]本技术为解决上述问题，提供一种脊波导并馈的单缝隙阵列天线，解决了波导馈电网络和喇叭辐射形式的阵列天线的高剖面高度，低辐射效率及公知频率带宽小的问题。
[0007]为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0008]脊波导并馈的单缝隙阵列天线包括辐射单元，辐射单元为阵列天线辐射单元，所述阵列天线辐射单元使用单脊波导作为馈电网络，在所述单脊波导末端使用单缝隙辐射形式，所述馈电网络采用并馈的形式；所述单缝隙设置在单脊波导的宽边侧；所述单缝隙的工作频率高于脊波导最低工作频率；所述辐射单元包括一端密封的内腔，脊波导和缝隙，脊波导设置于内腔底部，另一端开口的内腔和脊波导截面形成倒置的凹字形结构；与内腔连通的缝隙设置于辐射单元顶部；两个辐射单元组合形成合成单元，两个以上的合成单元组合形成阵列单元。
[0009]上述脊波导并馈的单缝隙阵列天线中，合成单元包括脊波导功分器，两个辐射单元通过脊波导功分器组合形成合成单元；通过两个内腔开口端连通形成合成单元的内腔；通过两个脊波导开口端连通形成合成单元的脊波导；脊波导功分器为截面呈倒置的凹字形空腔结构并垂直连通合成单元。
[0010]上述脊波导并馈的单缝隙阵列天线中，阵列单元包括阵列功分器；阵列功分器为截面呈倒置的凹字形结构的空腔，阵列功分器垂直连通脊波导功分器。
[0011]上述脊波导并馈的单缝隙阵列天线中，阵列单元包括阵列板和阵列盒两层金属板；阵列板上设置有缝隙，阵列盒内设置有脊波导、脊波导功分器和阵列功分器，阵列板和阵列盒通过螺钉紧固或者焊接形成封闭的内腔。
[0012]上述脊波导并馈的单缝隙阵列天线中，阵列单元为8
×
8阵列，阵列板和阵列盒通过螺钉紧固或者焊接到一起形成8
×
8单脊波导阵列。
[0013]上述脊波导并馈的单缝隙阵列天线中，脊波导功分器和阵列功分器为单脊波导功分器。
[0014]采用本技术的产生的有益效果为：
[0015]本技术使用脊波导作为馈电网络，在波导末端使用单缝隙辐射形式，可以极大的降低天线的剖面高度，同时，阵列馈电网络采用并馈的形式，即一个辐射单元只有一个辐射缝隙，可以保证天线高辐射效率和大工作频率带宽。
附图说明
[0016]图1辐射单元结构示意图
[0017]图2辐射单元侧剖面结构示意图
[0018]图3辐射单元正面视结构示意图
[0019]图4两个辐射单元通过脊波导功分器合成结构示意图
[0020]图5本技术8
×
8阵列结构示意图
[0021]图6本技术8
×
8阵列实施例结构示意图
[0022]图7本技术8
×
8阵列实施例结构剖分示意图
[0023]图8本技术Ku频段驻波特性曲线
[0024]图9本技术Ku频段阵列波束指向正交面方向图特性曲线
[0025]图中：
[0026]1—辐射单元；11
‑
内腔；12—脊波导；13—缝隙；2—合成单元；21—脊波导功分器；3—阵列单元；31—阵列功分器；32—阵列盒；33—阵列盖；K：脊波导内腔宽度；KS：脊波导内部脊宽度；H：脊波导内腔高度；HS：脊波导内部脊高度；K1：缝隙宽度；L：缝隙长度；DX：缝隙窄边距离波导内腔金属段路面距离；DS：缝隙宽边距离脊波导中心的距离；T：波导金属壁厚度。
具体实施方式
[0027]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本技术，并不用于限定本技术。
[0028]参考图1，本技术阵列天线的辐射单元采用缝隙1辐射形式，辐射单元的馈电采用单脊波导形式。从脊波导馈入的电磁波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脊波导并馈的单缝隙阵列天线，包括辐射单元(1)，辐射单元(1)为阵列天线辐射单元，所述阵列天线辐射单元使用单脊波导作为馈电网络，在所述单脊波导末端使用单缝隙辐射形式，所述馈电网络采用并馈的形式；所述单缝隙设置在单脊波导的宽边侧；所述单缝隙的工作频率高于脊波导最低工作频率；其特征在于：所述辐射单元(1)包括一端密封的内腔(11)，脊波导(12)和缝隙(13)，脊波导(12)设置于内腔(11)底部，另一端开口的内腔(11)和脊波导(12)截面形成倒置的凹字形结构；与内腔(11)连通的缝隙(13)设置于辐射单元(1)顶部；两个辐射单元(1)组合形成合成单元(2)，两个以上的合成单元(2)组合形成阵列单元(3)。2.根据权利要求1所述的脊波导并馈的单缝隙阵列天线，其特征在于：合成单元(2)包括脊波导功分器(21)，两个辐射单元(1)通过脊波导功分器(21)组合形成合成单元(2)；通过两个内腔(11)开口端连通形成合成单元(2)的内腔；通过两个脊波导(12)开口端连通形成合成单元(2)的脊波导；脊波导功分器(21...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈菲，王孝卫，姚德安，吴宏伟，谭超，梁凯伦，贾驰，刘鑫，张家菲，
申请(专利权)人：陕西兴际通通信有限公司，
类型：新型
国别省市：