[发明专利]毫米波单侧辐射全金属宽波束天线

说明书

技术领域

本发明属于微波通信领域，涉及一种天线，尤其涉及一种毫米波单侧辐射全金属宽波束天线。 

背景技术

缝隙天线的研究最早开始于20世纪40年代。1946年，H.G.Booker提出了缝隙天线的概念，但在当时并没有引起广泛的注意。随着研究的发展，波导缝隙天线由于其本身具有的效率高，结构紧凑，口径分布可以独立控制，加工和安装简单等优点，得到了广泛的重视和应用。目前，波导馈电的缝隙天线在地面、舰载、机载、导航、气象、航管、信标和弹载雷达等领域得到了广泛的应用。近年来，由于电子对抗技术的升级，例如电磁干扰的信号更强，频率更加具有针对性等等原因，拥有低副瓣性能的波导缝隙天线在该领域得到了深入的研究和应用。另外，波导缝隙天线的尺寸与波导的尺寸相同，容易实现共形，适宜于装在飞机、导弹等飞行器上使用。波导裂缝天线由于其体积小、重量轻、口径效率高、功率容量大和容易实现低副瓣及超低副瓣等优点，在机载火控雷达、导弹导引头等方面也有着极为广泛的应用。目前已经投入使用的波导缝隙天线主要在军事方面，其中包括俄罗斯的“珍珠”机载火控雷达、英国马可尼公司和韩国联合研制的X波段卫星SAR、加拿大星载RadarSAT等等。机载雷达中的抛物面天线现已普遍被波导宽边开缝的平板缝隙天线替代。我国也已将平板缝隙天线技术成功应用到机载火控雷达、无人机载SAR等领域，也成功地将波导窄边开缝的行波天线阵技术应用到具有超低副瓣的机载预警雷达等领域。 

下面简单介绍几种波导缝隙天线，并以此提出本发明的内容。泰国的P.Rakluea和N.Anatrasirichai提出一种双L型波导缝隙天线，中心频率为2.4GHz时带宽有322MHz(VSWR，2∶1)，5.2GHz时有250MHz(VSWR，2∶1)，可以满足WLAN(the Wireless Local Area Network)对覆盖频率的要求。加拿大马尼托巴大学的Saeed I.Latif和L.Shafai在2004年设计出了一种L型和倒T形的微带缝隙天线，其尺寸较小(50mm×80mm)，中心频率为4GHz左右，带 宽超过80％，可以在无线电通信设备中使用。美国的Shinho Kim等人提出一种缝隙天线阵口，可以发送及接收数字调制波，具有体积小、低耦合的优点，在数字波束方面具有向二维天线阵发展的潜力，也可以在MIMO(Multi-inputMulti-output)系统中使用。日本科学家K.Sudo和T.Hirano等利用矩形馈电波导上的一对相互交叉的直缝来激励旋转模式，这种馈源结构的波导缝隙天线被设计用于太阳能卫星(SPS)和地面之间的大功率微波传输，工作在5.8GHz，并且这种天线反射小于15dB的带宽为7％，优于其它形式的馈源结构。韩国学者Y.Kim等提出适配器形式的矩形馈电波导馈源结构，这种馈源结构激励出的主模不是旋转模式，而是TEM模。在60GHz频段，天线的直径100mm，增益30dBi。 

目前，在毫米波段利用波导缝隙结构实现宽波束天线的报导相对较少，性能也不够理想，这局限了其在航空航天、导弹导引方面的应用前景。 

发明内容

本发明针对现有技术的不足，设计了一种可在高温下应用的毫米波单侧辐射全金属宽波束天线。 

一种毫米波单侧辐射全金属宽波束天线，包括具有阻抗调节作用的矩形馈电波导，十字形耦合缝隙，天线辐射单元。矩形馈电波导包括空心传导腔和实心阻抗调整部分。矩形馈电波导与矩形辐射腔通过十字形耦合缝隙实现能量交换。耦合缝隙呈十字形，由两条完全相同的长条矩形组成，十字形缝隙的中心点位于波导长边的中垂线上，两矩形缝隙开缝可采用两种结构，一种为两矩形的长边分别与矩形馈电波导长边中垂线成45度和135度夹角，另外一种为两矩形的长边分别与矩形馈电波导长边中垂线成0度和90度夹角。天线辐射单元外表为立方体，由辐射腔和上表面的开槽组成。辐射腔的几何中心与耦合缝隙几何中心的连线垂直与矩形馈电波导的开孔面。辐射腔采用螺丝固定，螺孔开孔于辐射腔上表面的四个顶点处，打通辐射腔壁和矩形馈电波导壁。螺丝使用平头螺丝。