【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天线，尤其涉及一种加载慢波双销钉的宽带高口径效率te440模背腔缝隙阵列天线。
技术介绍
1、经典的平面传输线，如微带线和基片集成波导，存在的缺陷是在较高频率下的传输损耗高，限制了天线的效率和增益。尽管业界已经提出一些低损耗的传输线，如空气填充基片集成同轴线、空气填充脊基片集成波导和悬置线间隙波导，但与这些传输线相比，金属波导在低损耗、高功率的应用中表现更为出色。
2、对于大多数阵列天线，功率分配器/合路器网络是不可或缺的。然而，引入这些馈电网络会导致额外的损耗和结构复杂性，尤其是在高频阵列天线系统中至关重要。此外，潜在的加工误差导致组件之间出现小间隙，尤其是在复杂结构中，这导致能量串扰。这些挑战限制了传统基于金属波导的阵列天线实现宽增益带宽和高实际口径效率的能力。
3、为简化馈电网络并减小相关损耗，采用高阶谐振模背腔是一种简化阵列天线复杂性的策略。
4、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
5、(1)传统背腔缝隙阵列天线的增益带宽较窄；
6、(2)传统背腔缝隙阵列天线使用单个同轴连接器馈电，难以拓展为大规模阵列；
7、(3)基于基片集成波导馈电网络的传统背腔缝隙阵列天线存在较大的损耗，限制了阵列实际口径效率。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种加载慢波双销钉的宽带高口径效率te440模背腔缝隙阵列天线。本专利技术的主要创新点在于提出具有准te110模的新型宽带慢
2、本专利技术是这样实现的，一种加载慢波双销钉的宽带高口径效率te440模背腔缝隙阵列天线包括五个部分：辐射缝隙、加载慢波销钉的te440模辐射背腔、耦合缝隙、差分馈电腔和馈电波导；
3、辐射缝隙：作为天线单元产生和调整电磁波的辐射；通过调整辐射缝隙的形状和位置，改变辐射缝隙处电磁波的相位和幅度，从而改变天线的方向性和增益；
4、加载慢波销钉的te440模辐射背腔：产生和调控特定的辐射背腔模式；
5、耦合缝隙：实现两个或多个部件之间电磁场的能量交换，通过调整耦合缝隙的位置和尺寸，激发出所需的腔体模式；
6、差分馈电腔：产生和调控特定的馈电腔体模式；
7、馈电波导：将波导能量传输到天线，向天线提供所需的激励信号。
8、进一步，加载慢波销钉的辐射背腔的谐振模式为te440模，通过挖空两层金属中的立方体来产生空腔，并在空腔的顶部和底部分别加载16个金属慢波销钉来实现；辐射背腔由位于腔体中央底部的一对差分耦合缝隙来激励。
9、进一步，位于顶端金属板的辐射缝隙单元为方形或矩形，以半波长为间距交错排布，使每一个辐射缝隙都能被辐射背腔中的te440模磁场线同相激励；辐射缝隙单元顶端拓宽特定厚度，用来提高阻抗匹配效率。
10、进一步，差分馈电腔的谐振模式为te210模，通过挖空两层金属中的立方体产生空腔来实现，由位于腔体中央位置底部的馈电耦合缝隙来激励，馈电耦合缝隙平行中央磁场线方向；差分馈电腔等幅反相激励垂直于中央馈电耦合缝隙的一对差分耦合缝隙；分别在差分耦合缝隙下面引入一个阻抗匹配谐振腔，用来提高阻抗匹配效率。
11、进一步，辐射背腔中顶部和底部的16个金属慢波销钉，分别位于顶端辐射缝隙附近且在辐射背腔中的te440模电场集中的区域；所有金属慢波销钉的长度、宽度和高度都保持相同。
12、进一步，辐射缝隙的宽度为6.6mm和长度为10.3mm，拓宽的辐射缝隙的宽度为7.74mm和长度为12.26mm，慢波双销钉结构的高度为0.5mm和宽度为2mm，对称放置的差分耦合缝隙长度为11mm和宽度为3.43mm、水平放置的耦合缝隙长度为12.21mm和宽度为3.91mm、te120模谐振腔的长度为22.9mm、宽度为13.35mm和高度为4.28mm、阻抗匹配谐振腔的长度为13.57mm、宽度为7.95mm和高度为5.06mm。
13、本专利技术还提供了一种毫米波频段的无线通信系统使用所述的加载慢波销钉的宽带高口径效率te440模背腔缝隙阵列天线。
14、本专利技术还提供了一种构建加载慢波销钉的te440模辐射背腔的方法，包括以下步骤：
15、在两层金属中挖空立方体空腔，形成辐射背腔；
16、在辐射背腔的顶部和底部分别加载16个金属慢波销钉，调整销钉的位置，使其位于辐射背腔中te440模电场集中的区域；
17、使用位于腔体中央底部的一对差分耦合缝隙激励辐射背腔。
18、本专利技术还提供了一种调整辐射缝隙和耦合缝隙以实现宽带高口径效率的方法，包括以下步骤：
19、设计顶端金属板的辐射缝隙单元为方形或矩形，并以半波长为间距交错排布；
20、在辐射缝隙单元顶端拓宽特定厚度，以提高阻抗匹配效率；
21、在差分馈电腔中，设定te210模谐振模式，通过在腔体中央位置底部的馈电耦合缝隙激励，平行于中央磁场线方向；
22、在差分耦合缝隙下面引入阻抗匹配谐振腔，用于提高整体阻抗匹配效率。
23、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
24、第一、存在的问题是解决高阶模背腔缝隙阵列天线增益带宽较窄和实际口径效率较低的问题，还要求阵列天线具有规模可扩展能力。本专利技术提出的新型高阶模背腔缝隙阵列天线具有宽增益带宽、高实际口径效率以及阵列可扩展的优势，具体分析如下：
25、(1)本专利技术中辐射背腔可直接均匀同相馈电辐射缝隙单元，具有结构简单、高口径效率的优势；
26、(2)本专利技术中辐射背腔加载慢波双销钉实现模式电场和磁场调控，具有宽增益带宽的优势；
27、(3)本专利技术中差分馈电腔的结构紧凑，具有阵列可拓展的优势。
28、本专利技术包含辐射缝隙、加载慢波销钉的te440模辐射背腔、耦合缝隙、差分馈电腔和馈电波导，带来了辐射效率和工作带宽方面的显著提升。
29、本专利技术通过使用高阶模谐振背腔，减少功分器的使用数量，降低了加工复杂度和功分器所带来的损耗。
30、本专利技术对辐射谐振背腔中的慢波双销钉结构位置以及辐射缝隙位置进行了优化，提供了更高的阻抗匹配效率和天线效率。
31、本专利技术通过在辐射谐振背腔中加载慢波双销钉结构来缩短天线阵元之间的电尺寸，避免阵列方向图出现栅瓣。
32、本专利技术对差分馈电腔的结构进行优化，引入了阻抗匹配谐振腔，提高了天线的阻抗匹配效率。
33、本专利技术在辐射缝隙顶部加载一段拓宽的辐射缝隙，增强天线与自由空间之间的能量转化效率。
34、本专利技术对辐射背本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种加载慢波双销钉的宽带高口径效率TE440模背腔缝隙阵列天线，其特征在于，包括五个部分：
2.如权利要求1所述的加载慢波销钉的宽带高口径效率TE440模背腔缝隙阵列天线，其特征在于，加载慢波销钉的辐射背腔的谐振模式为TE440模，通过挖空两层金属中的立方体来产生空腔，并在空腔的顶部和底部分别加载16个金属慢波销钉来实现；辐射背腔由位于腔体中央底部的一对差分耦合缝隙来激励。
3.如权利要求1所述的加载慢波销钉的宽带高口径效率TE440模背腔缝隙阵列天线，其特征在于，位于顶端金属板的辐射缝隙单元为方形或矩形，以半波长为间距交错排布，使每一个辐射缝隙都能被辐射背腔中的TE440模磁场线同相激励；辐射缝隙单元顶端拓宽特定厚度，用来提高阻抗匹配效率。
4.如权利要求1所述的加载慢波销钉的宽带高口径效率TE440模背腔缝隙阵列天线，其特征在于，差分馈电腔的谐振模式为TE210模，通过挖空两层金属中的立方体产生空腔来实现，由位于腔体中央位置底部的馈电耦合缝隙来激励，馈电耦合缝隙平行中央磁场线方向；差分馈电腔等幅反相激励垂直于中央馈电耦合缝隙的一对差分耦
5.如权利要求2所述的加载慢波销钉的宽带高口径效率TE440模背腔缝隙阵列天线，其特征在于，辐射背腔中顶部和底部的16个金属慢波销钉，分别位于顶端辐射缝隙附近且在辐射背腔中的TE440模电场集中的区域；所有金属慢波销钉的长度、宽度和高度都保持相同。
6.如权利要求1所述的加载慢波销钉的宽带高口径效率TE440模背腔缝隙阵列天线，其特征在于，辐射缝隙的宽度为6.6mm和长度为10.3mm，拓宽的辐射缝隙的宽度为7.74mm和长度为12.26mm，慢波双销钉结构的高度为0.5mm和宽度为2mm，对称放置的差分耦合缝隙长度为11mm和宽度为3.43mm、水平放置的耦合缝隙长度为12.21mm和宽度为3.91mm、TE120模谐振腔的长度为22.9mm、宽度为13.35mm和高度为4.28mm、阻抗匹配谐振腔的长度为13.57mm、宽度为7.95mm和高度为5.06mm。
7.一种毫米波频段的无线通信系统，其特征在于，所述毫米波频段的无线通信系统使用权利要求1～6任意一项所述的加载慢波销钉的宽带高口径效率TE440模背腔缝隙阵列天线。
8.一种构建加载慢波销钉的TE440模辐射背腔的方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.一种调整辐射缝隙和耦合缝隙以实现宽带高口径效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种加载慢波双销钉的宽带高口径效率te440模背腔缝隙阵列天线，其特征在于，包括五个部分：
2.如权利要求1所述的加载慢波销钉的宽带高口径效率te440模背腔缝隙阵列天线，其特征在于，加载慢波销钉的辐射背腔的谐振模式为te440模，通过挖空两层金属中的立方体来产生空腔，并在空腔的顶部和底部分别加载16个金属慢波销钉来实现；辐射背腔由位于腔体中央底部的一对差分耦合缝隙来激励。
3.如权利要求1所述的加载慢波销钉的宽带高口径效率te440模背腔缝隙阵列天线，其特征在于，位于顶端金属板的辐射缝隙单元为方形或矩形，以半波长为间距交错排布，使每一个辐射缝隙都能被辐射背腔中的te440模磁场线同相激励；辐射缝隙单元顶端拓宽特定厚度，用来提高阻抗匹配效率。
4.如权利要求1所述的加载慢波销钉的宽带高口径效率te440模背腔缝隙阵列天线，其特征在于，差分馈电腔的谐振模式为te210模，通过挖空两层金属中的立方体产生空腔来实现，由位于腔体中央位置底部的馈电耦合缝隙来激励，馈电耦合缝隙平行中央磁场线方向；差分馈电腔等幅反相激励垂直于中央馈电耦合缝隙的一对差分耦合缝隙；分别在差分耦合缝隙下面引入一个阻抗匹配谐振腔，用来提高阻抗匹配效率。
5.如权利要求2所述的加载慢波销钉的...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗旋，赵小斐，樊芳芳，
申请(专利权)人：西安为知天线科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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