一种基于低互耦效应的低剖面波导平板阵列天线的制作方法

1.本发明属于微波通信技术领域，具体涉及一种基于低互耦效应的低剖面波导平板阵列天线。


背景技术：

2.在无线通信系统中，天线是信号接收和发射的关键部件。随着无线移动通信技术的发展，要求微波毫米波天线在保证电气性能的同时，尽可能实现低剖面、高增益、宽频带等特性。
3.低剖面天线的实现方式主要有印刷天线和波导缝隙平板阵列天线。波导缝隙平板阵列天线介质损耗低，效率和增益不受介质损耗影响，可以同时实现高频率、高效率和高增益。波导缝隙平板阵列天线分为波导缝隙平板行波阵列天线和波导缝隙平板驻波阵列天线两种。其中，波导缝隙平板行波阵列天线的天线波束指向随频率变化导致天线波束在宽频带范围内指向不一致，由此波导缝隙平板行波阵列天线一般情况下只能在极窄的带宽内应用，频带无法展宽，限制了波导缝隙平板行波阵列天线的应用；波导缝隙驻波阵列天线由于本质上是谐振天线，一旦频率偏离谐振频率，其方向图和副瓣电平等电性能指标会发生明显恶化，从而导致波导缝隙驻波阵列天线也只适用于窄频带应用，频带无法展宽。
4.综上，目前波导缝隙平板阵列天线存在频带无法展宽、只能在极窄的带宽内应用的缺陷，无法同时实现阵列天线平面化、高增益、宽频带的特性要求。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于低互耦效应的低剖面波导平板阵列天线。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
6.本发明实施例提供了一种基于低互耦效应的低剖面波导平板阵列天线，包括：辐射层、矩形激励腔体层和馈电网络层，其中，所述辐射层和所述馈电网络层分别设置在所述矩形激励腔体层的两侧；
7.所述辐射层上设置有辐射缝、第一匹配阶梯和去耦栅，所述第一匹配阶梯设置在所述辐射缝中且靠近所述辐射缝的侧壁，所述去耦栅设置在相邻所述辐射缝的横向中心；
8.所述矩形激励腔体层上设置有矩形腔、第二匹配阶梯和矩形窗口，所述第二匹配阶梯设置在所述矩形腔中且靠近所述矩形腔的侧壁，所述第二匹配阶梯与所述第一匹配阶梯相互对应设置，所述矩形窗口设置在所述矩形腔的中心；
9.所述馈电网络层形成波导e-t馈电网络。
10.在本发明的一个实施例中，所述去耦栅的宽度小于等于相邻所述辐射缝间距的二分之一。
11.在本发明的一个实施例中，所述去耦栅包括第一子去耦栅和第二子去耦栅，所述第一子去耦栅和所述第二子去耦栅之间形成凹槽。
12.在本发明的一个实施例中，所述第一子去耦栅的宽度和所述第二子去耦栅的宽度
相等，所述凹槽的宽度为所述第一子去耦栅宽度的三分之一。
13.在本发明的一个实施例中，所述辐射层还包括若干谐振腔，每个所述谐振腔上设置有四个所述辐射缝，四个所述辐射缝设置在所述谐振腔的四个角上且与所述谐振腔的四个侧壁相邻。
14.在本发明的一个实施例中，所述矩形腔与所述谐振腔一一对应。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果：
16.本发明的波导平板阵列天线中设置相互对应的第一匹配阶梯和第二匹配阶梯，可以保证电磁信号从辐射层到矩形激励腔体层时无反射，提高了天线的带宽和增益，实现了阵列天线平面化、高增益、宽频带的特性要求。
附图说明
17.图1为本发明实施例提供的一种基于低互耦效应的低剖面波导平板阵列天线的结构示意图；
18.图2为本发明实施例提供的一种辐射层10的结构示意图；
19.图3为本发明实施例提供的一种去耦栅的结构示意图；
20.图4为本发明实施例提供的一种矩形激励腔体层的结构示意图。
具体实施方式
21.下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
22.实施例一
23.请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种基于低互耦效应的低剖面波导平板阵列天线的结构示意图。该波导平板阵列天线包括辐射层10、矩形激励腔体层20和馈电网络层30，其中，辐射层10和馈电网络层30分别设置在矩形激励腔体层20的两侧。当天线接收或者发送信号时，矩形激励腔体层20为辐射层10接收来的电磁波信号提供模激励，将电磁波信号耦合到馈电网络层30或者将馈电网络层30中的电磁波信号耦合到辐射层10。
24.请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种辐射层的结构示意图，辐射层10上设置有辐射缝11、第一匹配阶梯12和去耦栅13，第一匹配阶梯12设置在辐射缝11中且靠近辐射缝11的侧壁，去耦栅13设置在相邻辐射缝11的横向中心。
25.具体地，辐射缝11的作用为为天线发射或接受的电磁波提供进入或辐射处天线的通道。
26.具体地，第一匹配阶梯12位于辐射缝11的内部，且其高度小于辐射缝11的高度。相邻四个辐射缝11中的第一匹配阶梯12呈对称设置，以实现宽带等幅同相的激励。
27.请参见图3，图3为本发明实施例提供的一种去耦栅的结构示意图，去耦栅13为凹槽性结构，其宽度小于等于相邻辐射缝11间距的二分之一。去耦栅13包括第一子去耦栅131和第二子去耦栅132，第一子去耦栅131和第二子去耦栅132的宽度相等；第一子去耦栅131和第二子去耦栅132之间形成凹槽，凹槽的宽度为第一子去耦栅131或第二子去耦栅132宽度的三分之一。
28.本实施例通过采用设置第一子去耦栅131和第二子去耦栅132且在第一子去耦栅
131和第二子去耦栅132之间形成凹槽，增加了电磁波在去耦栅表面的绕射距离，实现了去耦栅剖面的降低，从而降低了天线整体的高度。
29.进一步地，辐射层10还包括若干谐振腔14，每个谐振腔14上设置有四个辐射缝11，四个辐射缝11设置在谐振腔14的四个角上且与谐振腔14的四个侧壁相贴。
30.请参见图4，图4为本发明实施例提供的一种矩形激励腔体层的结构示意图，矩形激励腔体层20上设置有矩形腔21、第二匹配阶梯22和矩形窗口23，第二匹配阶梯22设置在矩形腔21中且靠近矩形腔21的侧壁，第二匹配阶梯22与第一匹配阶梯12相互对应设置，矩形窗口23设置在矩形腔21底面的中心。
31.具体地，矩形腔21与谐振腔14一一对应，即1个矩形腔21对应1个谐振腔14，可以理解的是，四个辐射缝11形成一个子阵，整个辐射阵面由多个子阵在平面上按矩形阵列方式排列组成，每个子阵内四个辐射缝11位于矩形腔体21的四个角上，呈对称分布，以实现宽带等幅同相的激励。
32.具体地，第二匹配阶梯22设置在矩形腔21的两个长边上，其高度小于矩形腔21的高度。由于1个矩形腔21对应1个谐振腔14，因此，每个第二匹配阶梯22与两个辐射缝11中的第一匹配阶梯12相对应，即一个第二匹配阶梯22对应2个第一匹配阶梯12。
33.本实施例中，将第一匹配阶梯和第二匹配阶梯相对应，可以保证电磁信号从辐射层到矩形激励腔体层时无反射，提高了天线的带宽和增益，实现了阵列天线平面化、高增益、宽频带的特性要求。
34.具体地，矩形窗口23设置在矩形腔21底面的正中心，将矩形腔21内的信号汇聚起来并传递给馈电网络层30，其起到馈电网络终端负载的作用。
35.在一个具体实施例中，馈电网络层30形成波导e-t馈电网络结构，即馈电网络层30由e面波导t型功分器级联构成。e-t馈电网络结构的具体形式请参见现有技术，本实施例不再赘述。
36.本实施例的波导平板阵列天线中设置相互对应的第一匹配阶梯和第二匹配阶梯，可以保证电磁信号从辐射层到矩形激励腔体层时无反射，提高了天线的带宽和增益，实现了阵列天线平面化、高增益、宽频带的特性要求.
37.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于低互耦效应的低剖面波导平板阵列天线，其特征在于，包括：辐射层(10)、矩形激励腔体层(20)和馈电网络层(30)，其中，所述辐射层(10)和所述馈电网络层(30)分别设置在所述矩形激励腔体层(20)的两侧；所述辐射层(10)上设置有辐射缝(11)、第一匹配阶梯(12)和去耦栅(13)，所述第一匹配阶梯(12)设置在所述辐射缝(11)中且靠近所述辐射缝(11)的侧壁，所述去耦栅(13)设置在相邻所述辐射缝(11)的横向中心；所述矩形激励腔体层(20)上设置有矩形腔(21)、第二匹配阶梯(22)和矩形窗口(23)，所述第二匹配阶梯(22)设置在所述矩形腔(21)中且靠近所述矩形腔(21)的侧壁，所述第二匹配阶梯(22)与所述第一匹配阶梯(12)相互对应设置，所述矩形窗口(23)设置在所述矩形腔(21)的中心；所述馈电网络层(30)形成波导e-t馈电网络。2.如权利要求1所述的基于低互耦效应的低剖面波导平板阵列天线，其特征在于，所述去耦栅(13)的宽度小于等于相邻所述辐射缝(11)间距的二分之一。3.如权利要求1所述的基于低互耦效应的低剖面波导平板阵列天线，其特征在于，所述去耦栅(13)包括第一子去耦栅(131)和第二子去耦栅(132)，所述第一子去耦栅(131)和所述第二子去耦栅(132)之间形成凹槽。4.如权利要求1所述的基于低互耦效应的低剖面波导平板阵列天线，其特征在于，所述第一子去耦栅(131)的宽度和所述第二子去耦栅(132)的宽度相等，所述凹槽的宽度为所述第一子去耦栅(131)宽度的三分之一。5.如权利要求1所述的基于低互耦效应的低剖面波导平板阵列天线，其特征在于，所述辐射层(10)还包括若干谐振腔(14)，每个所述谐振腔(14)上设置有四个所述辐射缝(11)，四个所述辐射缝(11)设置在所述谐振腔(14)的四个角上且与所述谐振腔(14)的四个侧壁相邻。6.如权利要求5所述的基于低互耦效应的低剖面波导平板阵列天线，其特征在于，所述矩形腔(21)与所述谐振腔(14)一一对应。

技术总结
本发明涉及一种基于低互耦效应的低剖面波导平板阵列天线，包括：辐射层、矩形激励腔体层和馈电网络层，其中，辐射层和馈电网络层分别设置在矩形激励腔体层的两侧；辐射层上设置有辐射缝、第一匹配阶梯和去耦栅，第一匹配阶梯设置在辐射缝中且靠近辐射缝的侧壁，去耦栅设置在相邻辐射缝的横向中心；矩形激励腔体层上设置有矩形腔、第二匹配阶梯和矩形窗口，第二匹配阶梯设置在矩形腔中且靠近矩形腔的侧壁，第二匹配阶梯与第一匹配阶梯相互对应设置，矩形窗口设置在矩形腔的中心；馈电网络层形成波导E-T馈电网络。波导平板阵列天线中设置相互对应的第一匹配阶梯和第二匹配阶梯，实现了阵列天线平面化、高增益、宽频带的特性要求。求。求。


技术研发人员：张小磊 王孟 李创波
受保护的技术使用者：西安三维通信有限责任公司
技术研发日：2020.11.23
技术公布日：2022/5/25