一种三角形波导缝隙阵列天线，用于雷达通信、微波通信以及电视广播系统通信等领域。三角形波导缝隙阵列天线包含一段波导，波导的横截面为等腰直角三角形，波导的等腰直角三角形斜边壁面上具有辐射缝隙，馈电装置为Ｎ型同轴连接器，位于所述波导的一端。本三角形波导缝隙阵列天线具有高增益、低副瓣、结构紧凑、口面分布易于控制等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及波导缝隙阵列天线的形状和结构的改进，具体是一种宽频带的三角形 波导缝隙阵列天线，本专利技术可用于雷达通信、微波通信以及电视广播系统通信等领域。
技术介绍
自二十世纪40年代以来，波导缝隙天线的研究和应用得到了迅速的发展。波导缝 隙天线最初用于地面防空雷达，而后用于舰载、机载、信标和弹载雷达等领域。其优点在于 阵面口径的电场幅度和相位分布能得到精确地控制，波导传输功率容量大、损耗小，容易实 现高增益、低副瓣的要求。随着通信技术的不断提高，波导缝隙天线的应用范围更为广泛， 其工作在X和Ku波段常用作雷达信标天线，工作在S波段用于有线电视节目传输的多频道 微波分配系统的发射天线等。应用传统的矩形波导，在宽边上开几对互相相对排列的纵向并联缝隙，当缝隙 间距为波导波长的二分之一时，构成驻波阵。此种波导缝隙天线可实现高增益以及低副 瓣的特点。驻波阵是一种窄带天线，为保证天线所需的带宽，波导上的缝数受到限制。 Mazen Hamadallah对此种驻波阵天线作了分析，并提出一根波导上的单元数越多，带宽越 窄(Mazen Hamadallah， Frequency Limitationson Broad-Band Performance of Shunt Slot Arrays. IEEE Transactions on Antennasand Propagation. Vol. 37，No.7，1989，pp 817-823)。矩形波导缝隙天线偏离中心频率时，输入端的驻波就会恶化，导致带宽窄。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种横截面为等腰直角三角形的波导缝隙阵列 天线，有效地提高了传统矩形波导缝隙天线的带宽。本专利技术具体的技术方案如下本专利技术的波导缝隙阵列天线，具有一段波导，波导的横截面为等腰直角三角形，所 述的波导的等腰直角三角形斜边壁面上具有缝隙，所述的波导两端封闭，一端装有馈电装置。所述波导的横截面为等腰直角三角形，直角边长为1，直角坐标系下如图1所示。 此种波导中TE波的传输不同于传统的矩形波导，由下列边值问题确定7 a2 -Λ \+ Hz+(k2-k2z)H=Q IvSc2 Qy2) ζ Κ ζ) ζβχ\ mayy=x’U0dx dy 所述等腰直角三角形波导的TE波型可由相应的截面为正方形、边长为1的波导的 波型叠加获得，波导中的TE波解为/<formula>formula see original document page 4</formula>波模的截止频率f。为 TE10波模的截止波长\ c为A = 21 由波导波长的公式可得出所述等腰直角三角形波导的波导波长\ E为<formula>formula see original document page 4</formula>其中，X为中心工作波长，f为中心工作频率。波导缝隙天线的缝隙必须切割内壁电流，以激励天线向外辐射电磁波，所述波导 缝隙天线的缝隙中心的间距为Xg/2。为了保证波导中仅传输TE1(I波，所述等腰直角三角形 波导的直角边1应满足入/2<1< X，如确定天线的中心工作频率，则波导横截面尺寸范 围即可确定。本专利技术与现有技术相比，具有以下突出的实质性特点和显著优点1.波导截面为等腰直角三角形，通过仿真与实验验证，随着缝数的增加，天线的增 益不断增大；随着缝数的增加，天线的带宽也不断递增。2.馈电装置采用N型同轴连接器，结构简单，节约成本。3.所述的N型同轴连接器的轴心和封闭端之间的距离为Xg/4，长度可微调，所述 的N型同轴连接器的轴心和第一个缝隙中心之间的距离为Xg/2的整数倍可调，最后一个 缝隙与封闭端的距离为Xg/4的整数倍可调，N型同轴连接器的同轴探针的插入深度可调， 使天线中心工作频率附近达到良好的匹配，实现高增益以及低副瓣的特点。附图说明图1为等腰直角三角形波导截面图。图2为天线整体外观效果图。图3为天线的俯视图。图4为图3的B-B的剖视图。图5为图3的A-A的剖视图。图6为本专利技术所述10缝X波段三角形波导缝隙阵列天线与10缝传统矩形波导缝 隙天线增益比较结果。图7为本专利技术所述10缝X波段三角形波导缝隙阵列天线与10缝传统矩形波导缝 隙天线电压驻波比比较结果。4图中1a-等腰直角三角形斜边壁面，lb-等腰直角三角形直角边壁面，lc-封闭 端，Id-封闭端，2-辐射缝隙，3a-同轴馈电装置外壳，3b-同轴探针。具体实施例方式下面结合附图，通过实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1 参见图2、图3、图4、图5，一个优选实施例是工作于X波段的均勻分布的10缝等 腰三角形波导缝隙阵列天线。本实施例可应用于其他波段，即改变辐射波导截面的等腰直 角三角形的直角边长，如用于s波段、C波段等。如图2所示，阵列天线由辐射波导，包括等 腰直角三角形斜边壁面la、等腰直角三角形直角边壁面lb、封闭端lc和ld，辐射缝隙2和 同轴馈电装置组成。辐射波导为一横截面为等腰直角三角形的金属波导，也可由敷铜介质板制成，两 端分别封闭。直角边长A为22. 86mm，壁厚W2为1. 27mm，辐射波导长度为220mm。如图2和图3所示，10个辐射缝隙2交错位于等腰直角三角形斜边壁面la的中线 两侧，辐射缝隙2为纵向矩形长缝或圆头矩形长缝。辐射缝隙2长约等于入/2，本实施例 优选尺寸为0.49 X。缝宽远小于缝长，本实施例优选尺寸为0.033 X。辐射缝隙之间的距 离L2必须满足入g/2的条件，可由上述计算公式求出。缝隙偏置距离h由电压驻波比等要 求确定，本实施例优选尺寸为0. 1入。最后一个缝隙与封闭端lc的距离k为入g/4的整数 倍可调，本实施例优选为Xg/4。所述阵列天线的信号输入、输出端口为同轴馈电装置，位于等腰直角三角形斜边 壁面la的中线上。本实施例优选为50欧姆的N型同轴连接器，如图3、图4和图5所示， 3a为同轴馈电装置外壳，3b为同轴探针。同轴馈电装置轴心与第一个缝隙中心的距离“为 入8/2的整数倍可调，本实施例优选为入8/2。最后一个缝隙与封闭端Id的距离1^4为Xg/4， 长度可微调，本实施例优选为Xg/4。同轴探针3b插入深度可调，本实施例为8mm。图6是本专利技术所述10缝X波段三角形波导缝隙阵列天线实施例与10缝传统矩形 波导缝隙天线增益比较结果，三角形波导缝隙阵列天线与矩形波导缝隙天线相比，增益基 本相同，三角形波导缝隙阵列天线的第一副瓣电平较低。图7为本专利技术所述10缝X波段三角形波导缝隙阵列天线实施例与10缝传统矩 形波导缝隙天线电压驻波比比较结果，三角形波导缝隙阵列天线与矩形波导缝隙天线相 比，电压驻波比小于2的工作带宽，三角形波导缝隙阵列天线比矩形波导缝隙天线增加了 440MHz。本专利技术的又一实施例，其区别于实施例1中的辐射缝隙的类型为圆孔，其他同实 施例1。本专利技术的又一实施例，其区别于实施例1中的辐射缝隙的类型为X型，其他同实施 例1。本专利技术的又一实施例，以上所述所有实施例中的三角形波导缝隙阵列天线排列安 装还可组成天线阵，排列方式可为几个三角形波导缝隙阵列天线平行并排，等腰直角三角 形斜边壁面la朝上；或者几个三角形波导缝隙阵列天线本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三角形波导缝隙阵列天线，包含一段波导，所述的波导的壁面上具有缝隙，所述的波导两端封闭，一端装有馈电装置，其特征包括：波导的横截面为等腰直角三角形，所述的波导的等腰直角三角形斜边壁面上具有辐射缝隙，所述的馈电装置为Ｎ型同轴连接器，位于所述波导的一端。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑宏兴，孙程光，王利强，冯立营，成丹，刘颖，马兴兵，
申请(专利权)人：天津工程师范学院，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]
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