[发明专利]波导平板阵列天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种波导平板阵列天线，它同时具有工作频带宽、效率高的优点。加装圆极化罩1后还可实现圆极化接收与发射特性。

背景技术

在通信、雷达等系统中天线增益及带宽都是非常重要的指标。微带平板天线一般由微带、带状线等形成馈电网络，辐射单元通常选择微带贴片、缝隙等，构成的平板天线由于含有介质材料，当频率升高时(特别是X～Ka波段)，馈电损耗增加很快，严重影响增益。波导裂缝阵主要有驻波阵和行波阵两大类，它们和微带等采用印刷工艺的天线相比，制做成本高。通常需要焊接工艺，不易大批量生产。同时，驻波阵的带宽受子阵大小限制，一般不超过10％，行波阵带宽虽可大于10％，其波束指向随频率变化，波束宽度相应变大，增益下降。在点对点通信等固定安装条件下不能满足系统使用要求。同时阵列末端吸收负载的存在将天线效率进一步降低。因此在宽带、高效率要求的系统中，这两类平板天线都无法同时满足系统要求。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足之处，提供一种相比于上述现有技术更好的平板天线方案，它能同时实现驻波带宽大、增益高的目的。

本发明实现上述目的所采用的技术方案是：一种波导平板阵列天线，包括一个辐射层10、矩形激励腔体层20、波导E-T馈电网络上层30和波导E-T馈电网络下层40。其特征在于：

1)所述的波导E-T馈电网络上层30和波导E-T馈电网络下层40构成并馈波导馈电网络确保驻波带宽足够大；

2)所述的波导E-T馈电网络上层30和波导E-T馈电网络下层40构成的并馈波导馈电网络是一个E面波导馈电网络，可在波导正中剖开做成两部分，因为此剖面不会引起波导内电场分布改变，所以可以采取螺钉装配，避免了复杂的焊接工艺；

3)所述的辐射层10、矩形激励腔体层20、波导E-T馈电网络上层30和波导E-T馈电网络下层40完全采用金属(或表面镀涂金属的塑料制品)及空气构成天线，使电磁波完全不通过有耗介质，提升效率，从而得到高增益；

4)所述的辐射层10、矩形激励腔体层20、波导E-T馈电网络上层30和波导E-T馈电网络下层40将整个天线分成多个2×2子阵，有效地拓展驻波带宽；

5)所述的矩形激励腔体层20采用矩形激励腔体对称激励上述子阵中各辐射单元拓展驻波带宽；

6)所述的辐射层10由成矩形阵列排列的具有匹配措施的矩形开口波导作为天线阵列的辐射单元，以克服缝隙、贴片等谐振结构作辐射单元时固有的驻波带宽较窄的缺点；

7)在所述的辐射层10之上加装圆极化罩实现圆极化波接收与发射能力。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

天线工作带宽大、增益高。子阵技术使得馈电网络级数减小到在一层平面上也能布置，显著缩小天线厚度。矩形激励腔体的对称性保证子阵各辐射单元到馈电端口物理尺寸相同，从而实现宽带等相位馈电。具有高通特性的矩形开口波导作辐射单元，在矩形开口波导与激励腔体之间的匹配块使腔体内对称同相分布的电磁能量高效地传输到矩形开口波导中并辐射到自由空间。以上3点设计使得本发明与以往的平板天线相比工作带宽更宽。整个设计中没有出现介质材料，保证效率得到尽可能的提高，减小了馈电损耗。矩形激励腔体的对称性保证了子阵技术得以应用，最大程度地减少馈电网络层数，从而缩短了馈电口到每个辐射单元的路径长度，相应地减小了损耗，提高天线增益。

附图说明

本发明的具体结构由以下的实施及其附图给出。

图1是天线从斜上方观察时的分解构造示意图

图2是天线从斜下方观察时的分解构造示意图

图3是子阵分解构造示意图

图4是子阵分解构造示意图(第二种匹配组合)

图5是天线加装圆极化罩示意图

图6是子阵在阵面上旋转90°的布局图

图7是10.7GHz方位面方向图

图8是11.7GHz方位面方向图

图9是12.7GHz方位面方向图

图10是天线驻波比图

附图中：1.圆极化罩、2.上层电路板、3.下层电路板、10.辐射层、11.矩形开口波导、12.扼流槽、13.匹配阶梯、20.矩形激励腔体层、21.矩形腔体、22.矩形窗口、23.匹配阶梯、24.匹配阶梯、30.波导E-T馈电网络上层、31.波导段、32.三角形匹配块、33.矩形匹配块、40.波导E-T馈电网络下层、41.终端、42.三角形匹配块、43.矩形匹配块、44.输入输出波导口

具体实施方式