一种同口径共面双频平板波导阵列天线的制作方法

1.本发明属于天线技术领域，具体涉及一种同口径共面双频平板波导阵列天线。


背景技术：

2.同口径天线组阵单元的形式主要有微带贴片、微带振子、缝隙等，现有文献中多采用微带贴片天线组成共口径天线阵，常利用双层辐射贴片，通过选择合适的低频单元形式以减少对高频段天线的影响；但这种结构需要双层或者多层介质，存在结构复杂、加工难、易变形、层间脱离、热传导性能低差、加工成天线阵之后自身结构强度低、制造方法复杂成本高等问题。
3.与微带平板阵列天线相比，波导平板缝隙阵列天线功率容量高、损耗小。因此被广泛应用于侦查、预警和对抗雷达，机载和导弹天线、车载卫星接收天线、卫星通信和微波通信系统等领域。
4.现有技术中，同口径波导平板缝隙这列天线多用于实现双极化，少有实现同口径双频段的形式。因此，如何在波导平板缝隙这列天线中实现同口径双频段称为目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种同口径共面双频平板波导阵列天线。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同口径共面双频平板波导阵列天线，包括依次层叠设置的辐射层、耦合层、馈电网络层和中心馈电层，其中，
7.所述辐射层上设置有若干并列设置的矩形波导，每个矩形波导上设置有第一辐射缝、第二辐射缝和第三缝隙，所述第一辐射缝和所述第二辐射缝之间通过所述第三缝隙连接，所述第一辐射缝呈交错状分布在所述矩形波导对称轴的两侧，所述第一辐射缝的长度大于所述第二辐射缝的长度。
8.在本发明的一个实施例中，所述第一辐射缝和所述第二辐射缝平行设置，所述第三缝隙垂直连接在所述第一辐射缝和所述第二辐射缝之间以形成工字型辐射缝。
9.在本发明的一个实施例中，沿所述矩形波导的长边方向，相邻两个所述工字型辐射缝之间的距离相等。
10.在本发明的一个实施例中，所述耦合层上设置有上设置有耦合腔，每个所述耦合腔对应一个所述第一辐射缝、一个所述第二辐射缝和一个所述第三缝隙。
11.在本发明的一个实施例中，所述馈电网络层包括多个馈电波导和h-t波导馈电网络，每个所述馈电波导的一端短路，另一端与所述h-t波导馈电网络连接，所述馈电波导与所述耦合腔相对应。
12.在本发明的一个实施例中，所述中心馈电层的中心设置有垂直于阵面的馈电口，所述馈电口的正对处设置有匹配台阶。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果：
14.本发明的平板波导阵列天线中，在辐射层中设置连接的第一辐射缝和第二辐射缝，能够满足两个不同频带的工作要求，在同口径共面的情况下实现了双频段单脉冲天线对辐射缝隙的要求。
附图说明
15.图1为本发明实施例提供的一种同口径共面双频平板波导阵列天线的结构示意图；
16.图2为本发明实施例提供的一种辐射层的结构示意图；
17.图3为本发明实施例提供的一种耦合层的结构示意图；
18.图4为本发明实施例提供的一种馈电网络层的结构示意图；
19.图5为本发明实施例提供的一种中心馈电层的结构示意图。
具体实施方式
20.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。
21.实施例一
22.请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种同口径共面双频平板波导阵列天线的结构示意图。该同口径共面双频平板波导阵列天线包括依次层叠设置的辐射层10、耦合层20、馈电网络层30和中心馈电层40。当该天线接收电磁波信号时，耦合层20将辐射层10接收来的电磁波信号耦合到馈电网络层30；当该天线发射电磁波信号时，耦合层20将馈电网络层30中的电磁波信号耦合到辐射层10；中心馈电层40用于实现信号的输入输出。
23.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上设置有若干并列设置的矩形波导11，每个矩形波导11上设置有第一辐射缝12、第二辐射缝13和第三缝隙14。其中，第一辐射缝11可以为高频段辐射缝，第二辐射缝12可以为低频段辐射缝，高频段辐射缝和低频段辐射缝的作用为为天线发射或接收的电磁波提供进入或辐射处天线的通道。
24.具体地，第一辐射缝12和第二辐射缝13之间通过第三缝隙14连接，第一辐射缝12呈交错状分布在矩形波导11对称轴的两侧，第一辐射缝12的长度大于第二辐射缝13的长度。具体地，第一辐射缝12和第二辐射缝13平行设置，第三缝隙14垂直连接在第一辐射缝12和第二辐射缝13之间以形成工字型辐射缝；并且，沿矩形波导11的长边方向，相邻两个工字型辐射缝之间的距离相等。
25.在上述辐射层的具体工作原理为：天线基于矩形波导宽边纵向缝隙，波导缝隙切割波导内壁表面电流，从而具有辐射功能，当缝隙波导内壁横向电流时，缝隙波导等效于并联导纳。
26.本实施例的平板波导阵列天线中，在辐射层中设置连接的第一辐射缝和第二辐射缝，能够满足两个不同频带的工作要求，在同口径共面的情况下实现了双频段单脉冲天线对辐射缝隙的要求。同时，本实施例辐射缝形成工字型辐射缝，相邻两个工字型辐射缝之间的距离相等，可以使得天线在实现双频段的同时具备高增益、高效率的特点。
27.请参见图3，图3为本发明实施例提供的一种耦合层的结构示意图。耦合层20上设置有上设置有耦合腔21，每个耦合腔21对应一个第一辐射缝11、一个第二辐射缝12和一个第三缝隙14。耦合腔21的宽度等于馈电网络层30中馈电波导31的馈电波导口窄边长度，耦合腔21的宽度等于馈电网络层30中馈电波导31的馈电波导口宽边长度。
28.请参见图4，图4为本发明实施例提供的一种馈电网络层的结构示意图，馈电网络层30包括多个馈电波导31和h-t波导馈电网络32，每个馈电波导31的一端短路，另一端与h-t波导馈电网络32连接，馈电波导31和h-t波导馈电网络32分布在同一个平面，使得信号可以经波h-t波导馈电网络进入馈电波导32；馈电波导31与耦合腔21相对应。
29.具体地，h-t波导馈电网络32包括等臂长等功分波导h-t功分器322和等臂长不等功分波导h-t功分器321，其中等臂长等功分波导h-t功分器322和等臂长不等功分波导h-t功分器321级联形成不等功分波导h-t功分网络。可以理解的是，等臂长等功分波导h-t功分器322的两个输出臂分别与两个等臂长不等功分波导h-t功分器321的输入臂相接，就形成了1分4不等功分波导功分网络；而4个等臂长不等功分波导h-t功分器321输出臂再分别与4个等臂长不等功分波导h-t功分器321的输入臂相接就形成1分8不等功分波导功分网络；8个等臂长不等功分波导h-t功分器321的输出臂再分别与8个等臂长不等功分波导h-t功分器321相接就形成。
30.请参见图5，图5为本发明实施例提供的一种中心馈电层的结构示意图。中心馈电层40的中心设置有垂直于阵面的馈电口41，以实现阵列天线的中心馈电；馈电口41与h-t波导馈电网络32的中心相对应。进一步地，馈电口41的正对处设置有匹配台阶42，用于调节馈电口处的反射损耗，同时引导电磁波的传导方向。该中心馈电层中，馈电口位于天线阵面的机械中心，易于应用系统更改和其它天线替换。
31.本实施例的天线采用分层设计，易于批量加工制造，可用于卫星通信和微波通信系统等领域。
32.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：
1.一种同口径共面双频平板波导阵列天线，其特征在于，包括依次层叠设置的辐射层(10)、耦合层(20)、馈电网络层(30)和中心馈电层(40)，其中，所述辐射层(10)上设置有若干并列设置的矩形波导(11)，每个矩形波导(11)上设置有第一辐射缝(12)、第二辐射缝(13)和第三缝隙(14)，所述第一辐射缝(12)和所述第二辐射缝(13)之间通过所述第三缝隙(14)连接，所述第一辐射缝(12)呈交错状分布在所述矩形波导(11)对称轴的两侧，所述第一辐射缝(12)的长度大于所述第二辐射缝(13)的长度。2.如权利要求1所述的同口径共面双频平板波导阵列天线，其特征在于，所述第一辐射缝(12)和所述第二辐射缝(13)平行设置，所述第三缝隙(14)垂直连接在所述第一辐射缝(12)和所述第二辐射缝(13)之间以形成工字型辐射缝。3.如权利要求2所述的同口径共面双频平板波导阵列天线，其特征在于，沿所述矩形波导(11)的长边方向，相邻两个所述工字型辐射缝之间的距离相等。4.如权利要求1所述的同口径共面双频平板波导阵列天线，其特征在于，所述耦合层(20)上设置有上设置有耦合腔(21)，每个所述耦合腔(21)对应一个所述第一辐射缝(11)、一个所述第二辐射缝(12)和一个所述第三缝隙(14)。5.如权利要求1所述的同口径共面双频平板波导阵列天线，其特征在于，所述馈电网络层(30)包括多个馈电波导(31)和h-t波导馈电网络(32)，每个所述馈电波导(31)的一端短路，另一端与所述h-t波导馈电网络(32)连接，所述馈电波导(31)与所述耦合腔(21)相对应。6.如权利要求1所述的同口径共面双频平板波导阵列天线，其特征在于，所述中心馈电层(40)的中心设置有垂直于阵面的馈电口(41)，所述馈电口(41)的正对处设置有匹配台阶(42)。

技术总结
本发明涉及一种双频段波导缝隙阵列天线，包括：辐射层、耦合层和馈电网络层，其中，辐射层和馈电网络层分别设置在耦合层的两侧；辐射层上设置有第一辐射缝、第二辐射缝、肩臂、凹槽、扼流槽，肩臂表面中心线的两侧均匀设置有呈交错状分布的第一辐射缝，相邻两个肩臂之间形成凹槽，第二辐射缝呈交错状分布在凹槽中心线的两侧，两个凹槽之间形成扼流槽，第二辐射缝的长度大于第一辐射缝的长度。该天线中设置长度不等的第一辐射缝和第二辐射缝，且第一辐射缝设置在肩臂上，第二辐射缝设置在凹槽中，不仅可以有效利用空间尺寸，降低天线的厚度，而且能够满足两个不同频带的工作，实现了双频段波段对辐射缝隙的要求。段波段对辐射缝隙的要求。段波段对辐射缝隙的要求。


技术研发人员：张小磊 王孟
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