【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天线，具体涉及一种低副瓣低剖面高增益平板天线阵列。
技术介绍
1、随着散射通信、点对点通信、以及雷达系统对信号质量需求的提升，为了提高系统的信噪比以及确保在复杂电磁环境下稳定工作，需要使用高增益天线实现信号的接收与发射，同时，低副瓣天线可以实现高主波束效率，降低其他方向来波对信号的干扰，因此在多种系统中有广泛应用。
2、波导缝隙天线阵列是常用的高增益天线，其具有功率容量高、易于加工、方向性好等优点，其传输结构为全金属结构，可以避免介质损耗，提高天线增益。波导缝隙天线阵列的常用馈电方法主要包括串联馈电和并联馈电方式。其中，串馈方法结构简单，但是受限于波导传输特性，难以在宽带范围内实现高增益；并馈在应用于大规模阵列时，则会大幅提高馈电网络的复杂度，设计难度高。
3、授权公告号为cn114583459a的中国专利，公开了一种缝隙天线阵列，为2×16缝隙中的每个缝隙直接馈电，以及授权公告号为cn110931975a的中国专利，公开的一种4×8微带贴片天线阵列，各贴片馈电探针直接与功分器输出端连接，此二种32元阵列均共使用5级一分二功分器，结构复杂且难以实现轻量化和低成本。利用金属腔体中高次模同时激励多个辐射缝隙，可以在确保阵列增益的同时，明显降低馈电网络中功分器数量，但是目前，使用腔体高次模馈电并实现高增益的波导缝隙阵列，常采用双端口差分馈电或者工作于te220模式的腔体，前者需要额外的差分馈电端口，后者结构上简化有限，授权公告号为cn115632247a的中国专利，公开了一种缝隙天线阵列采用te2
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种低副瓣低剖面高增益平板天线阵列，通过使用te440模式的矩形腔体结合功分器的馈电方法，以及使用金属长槽对辐射缝隙进行加载，能够在降低馈电结构复杂度的同时，实现76％以上的口径效率和44.4dbi以上的高增益，具有结构简单、剖面低、副瓣电平低、增益高、性能稳定、易于加工的优点。
2、为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
3、一种低副瓣低剖面高增益平板天线阵列，包括由上至下依次连接的介质层1、缝隙层2、腔体层3和馈电层4。
4、所述缝隙层2为金属平板结构，缝隙层2上开有多个周期排列的长槽结构6，各长槽结构6底部均开有多个一维排列的领结形缝隙5，领结形缝隙5的缝隙长边方向与长槽结构6长边方向一致。
5、所述腔体层3内部具有多个矩形腔体7，矩形腔体7四角均设有金属台阶8加载，矩形腔体7内部具有脊形结构9与销钉结构10加载，矩形腔体7底部中心开有作为激励端口的馈电缝隙11，馈电缝隙11与馈电层4输出连接。
6、所述馈电层4包括位于上层的一分六十四馈电网络12和位于下层的一分六功分器13，一个矩形腔体7与4×4领结形缝隙5组成一个单元，8×8单元组成一个天线子阵，各天线子阵由一分六十四馈电网络12馈电，一分六十四馈电网络12由6级一分二功分器组成，其中，6级一分二功分器中的前4级功分器与腔体层3的馈电缝隙11相连接，前4级功分器为等幅同相功分器，6级一分二功分器中的后2级功分器与一分六功分器13相连接，后2级功分器为不等幅同相功分器。
7、所述长槽结构6的高度为h1＝(0.1±0.05)λl，宽度为w1＝(0.5±0.1)λl。
8、所述领结形缝隙5的长度l1为(0.3±0.1)λl，宽度w2为(0.25±0.1)λl。
9、所述矩形腔体7的长度l2和宽度w3均为(2.5±0.2)λl。
10、所述金属台阶8高度h2为(0.1±0.03)λl，长度l3为(0.7±0.2)λl，宽度w4为(0.45±0.15)λl。
11、所述销钉结构10的高度h3为(0.1±0.05)λl；脊形结构9的高度h4为(0.15±0.05)λl，长度l4为(0.8±0.2)λl，宽度w5为(0.15±0.05)λl。
12、所述低副瓣低剖面高增益平板天线阵列的加工方式包括注塑加工或表面金属化或金属机械加工，结构实现方式包括波导或间隙波导。
13、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
14、1、本专利技术的低副瓣低剖面高增益平板天线，采用基于te440模式的单端口腔体，在各天线子阵中使用6级一分二功分器为32×32缝隙馈电，实现馈电结构简化，降低天线整体剖面高度及加工成本，整体天线剖面高度约为1.5λl，其中，λl为所述低副瓣低剖面高增益平板天线低频工作波长。
15、2、本专利技术通过长槽结构6加载的缝隙天线辐射改善天线增益，通过调节腔矩形体7结构、长槽结构6的尺寸、领结形缝隙5尺寸与领结形缝隙5位置，提高天线口径效率和增益，在频段内实现76％以上的口径效率和44.4dbi以上的增益。
16、3、本专利技术通过金属台阶8，销钉结构10与脊形结构9对腔体结构进行加载，通过对加载结构的尺寸和位置进行设计，实现对4×4领结形辐射缝隙馈电，并在5.7％相对带宽频段范围内实现驻波比小于1.5。
17、4、本专利技术通过使用基于泰勒分布的不等幅功分器激励，有效较低天线副瓣电平，在频段内副瓣电平均小于-17db。
18、5、本专利技术中腔体结构与馈电结构加工方式灵活，可以注塑加工、表面金属化，实现轻量化，也可金属机械加工，提高结构稳定性，并可以结合间隙波导等结构，抑制电磁泄漏。
19、综上，本专利技术通过使用单端口激励te440模式腔体馈电，在各天线子阵中使用6级一分二功分器为32×32缝隙馈电，实现馈电网络的简化，降低天线剖面和加工成本；通过使用领结形缝隙单元，将销钉结构与脊形结构放置在矩形腔体内，并在领结形缝隙上方加载金属长槽结构，在工作频段内实现76％以上的口径效率和44.4dbi以上的高增益。同时，使用基于泰勒分布的不等幅功分器激励各天线子阵，实现低副瓣。此外，采用该种方法的天线腔体结构与馈电结构极大简化，加工方式灵活，可以注塑加工、表面金属化，实现轻量化，也可金属机械加工，提高结构稳定性，并可以结合间隙波导等结构，抑制电磁泄漏；本专利技术低副瓣低剖面高增益平板天线结构简单、剖面低、副瓣电平低、增益高、性能稳定，具有结构简单、易加工的优点。
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1.一种低副瓣低剖面高增益平板天线阵列，其特征在于：包括由上至下依次连接的介质层(1)、缝隙层(2)、腔体层(3)和馈电层(4)。
2.根据权利要求1所述的一种低副瓣低剖面高增益平板天线阵列，其特征在于：所述缝隙层(2)为金属平板结构，缝隙层(2)上开有多个周期排列的长槽结构(6)，各长槽结构(6)底部均开有多个一维排列的领结形缝隙(5)，领结形缝隙(5)的缝隙长边方向与长槽结构(6)长边方向一致。
3.根据权利要求1所述的一种低副瓣低剖面高增益平板天线阵列，其特征在于：所述腔体层(3)内部具有多个矩形腔体(7)，矩形腔体(7)四角均设有金属台阶(8)加载，矩形腔体(7)内部具有脊形结构(9)与销钉结构(10)加载，矩形腔体(7)底部中心开有作为激励端口的馈电缝隙(11)，馈电缝隙(11)与馈电层(4)输出连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种低副瓣低剖面高增益平板天线阵列，其特征在于：所述馈电层(4)包括位于上层的一分六十四馈电网络(12)和位于下层的一分六功分器(13)，在天线阵列中，一个矩形腔体(7)与4×4领结形缝隙(5)组成一个单元
5.根据权利要求2所述的一种低副瓣低剖面高增益平板天线阵列，其特征在于：所述长槽结构(6)的高度为h1＝(0.1±0.05)λl，宽度为w1＝(0.5±0.1)λl。
6.根据权利要求2所述的一种低副瓣低剖面高增益平板天线阵列，其特征在于：所述领结形缝隙(5)的长度l1为0.3±0.1)λl，宽度w2为(0.25±0.1)λl。
7.根据权利要求3所述的一种低副瓣低剖面高增益平板天线阵列，其特征在于：所述矩形腔体(7)的长度l2与宽度w3均为(2.5±0.2)λl。
8.根据权利要求3所述的一种低副瓣低剖面高增益平板天线阵列，其特征在于：所述金属台阶(8)的高度h2为(0.1±0.03)λl，长度l3为(0.7±0.2)λl，宽度w4为(0.45±0.15)λl。
9.根据权利要求3所述的一种低副瓣低剖面高增益平板天线阵列，其特征在于：所述销钉结构(10)的高度h3为(0.1±0.05)λl；脊形结构(9)的高度h4为(0.15±0.05)λl，长度l4为(0.8±0.2)λl，宽度w5为(0.15±0.05)λl。
10.根据权利要求1所述的一种低副瓣低剖面高增益平板天线阵列，其特征在于：所述低副瓣低剖面高增益平板天线阵列的加工方式包括注塑加工或表面金属化或金属机械加工，结构实现方式包括波导或间隙波导。
...【技术特征摘要】
1.一种低副瓣低剖面高增益平板天线阵列，其特征在于：包括由上至下依次连接的介质层(1)、缝隙层(2)、腔体层(3)和馈电层(4)。
2.根据权利要求1所述的一种低副瓣低剖面高增益平板天线阵列，其特征在于：所述缝隙层(2)为金属平板结构，缝隙层(2)上开有多个周期排列的长槽结构(6)，各长槽结构(6)底部均开有多个一维排列的领结形缝隙(5)，领结形缝隙(5)的缝隙长边方向与长槽结构(6)长边方向一致。
3.根据权利要求1所述的一种低副瓣低剖面高增益平板天线阵列，其特征在于：所述腔体层(3)内部具有多个矩形腔体(7)，矩形腔体(7)四角均设有金属台阶(8)加载，矩形腔体(7)内部具有脊形结构(9)与销钉结构(10)加载，矩形腔体(7)底部中心开有作为激励端口的馈电缝隙(11)，馈电缝隙(11)与馈电层(4)输出连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种低副瓣低剖面高增益平板天线阵列，其特征在于：所述馈电层(4)包括位于上层的一分六十四馈电网络(12)和位于下层的一分六功分器(13)，在天线阵列中，一个矩形腔体(7)与4×4领结形缝隙(5)组成一个单元，8×8单元组成一个天线子阵，各天线子阵由一分六十四馈电网络(12)馈电，一分六十四馈电网络(12)由6级一分二功分器组成，其中，6级一分二功分器中的前4级功分器与腔体层(3)的馈电缝隙(11)相连接，前4级功分器为等幅同相功分器，6级一分二功分器中的后2级功分器...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈元君，罗梁钦，韩红波，周伟，张天龄，陈蕾，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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