[发明专利]集成内校正通道的开口脊波导阵列天线

说明书

技术领域

本发明涉及相控阵天线技术领域，尤其涉及一种集成内校正通道的开口脊波导阵列天线，具体是一种宽频带、二维宽角扫描、小体积、高集成度且具有内校正功能的平面阵列天线。

本发明可用于发射、接收无线电波，应用场景广泛。在军事方面，可用作宽带宽扫的相控阵雷达系统的终端天线；在民用方面，可作为微波通信的中继天线等。

背景技术

随着相控阵雷达和通信系统的快速发展，对相控阵天线性能的要求越来越高。特别是基于机载、无人机载、弹载和星载等平台的相控阵雷达，除了要求相控阵天线具有宽频带、宽角扫描、高效率的性能，还要求天线具有小体积、轻重量和高集成度的特点。开口波导天线由于具有结构紧凑、体积小、机械强度好、可靠性高等优点，并且在波导内腔加载馈电单脊或双脊可以扩展工作带宽，同时缩小腔体尺寸，减轻重量，因此成为上述相控阵雷达天线的优选方案。

由于器件不一致性、制造公差、装配误差等多种原因，相控阵天线系统的各通道之间必然存在幅度和相位误差，所以需要对各通道的幅相分布进行校正补偿，使整个相控阵天线系统达到设计要求的最佳技术状态。因此，校正是相控阵天线不可或缺的重要功能。而在雷达工作时，为确保相控阵天线性能的可靠性和稳定性，还需要对相控阵天线系统进行必要的实时校正，这就要求相控阵天线具有内校正功能。

然而，对于宽带宽角扫描的平面天线阵列，受最大扫描角方向图不出现栅瓣的限制，要求天线单元之间的距离很小。特别是对于工作在较高频段、二维大角度扫描，例如工作在Ku频段、二维扫描范围±60°的天线阵列，其单元间距仅为几个毫米。这么小的单元间距对相控阵天线的设计集成度提出了很高的要求，而在小单元间距天线中集成内校正通道更成为相控阵天线设计和加工的难点。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中小单元间距天线中集成内校正通道困难的缺陷，提供一种集成内校正通道的开口脊波导阵列天线来解决上述问题。

本发明是通过以下技术方案来实现上述技术目的：

集成内校正通道的开口脊波导阵列天线，所述开口脊波导阵列天线包括：n×m个开口脊波导天线单元、n/2条校正波导；横向每行由n个开口脊波导天线单元组成，纵向每列由m个开口脊波导天线单元组成；n、m均为自然数；

其中，所述开口脊波导天线单元包括：矩形的开口波导、设置在开口波导横向的两侧内壁中心线处的两个方形脊、设置在其中一个方形脊下部的过渡匹配段、设置在开口波导底部的馈电同轴连接器；所述过渡匹配段连接所述馈电同轴连接器和所述其中一个方形脊；所述馈电同轴连接器的纵轴方向和所述开口波导的传输轴方向一致；

一条所述校正波导内腔设置校正波导脊和2个校正同轴连接器；所述2个校正同轴连接器分别设置在一条校正波导的两端；所述2个校正同轴连接器的纵轴方向和所述开口波导的传输轴方向一致；

一条所述校正波导沿纵向水平设置在相邻两列开口脊波导天线单元的中间位置，且处于所述相邻两列开口脊波导天线单元的两列馈电同轴连接器之间；相邻两列开口脊波导天线单元的部分底壁共同构成一条所述校正波导的顶壁；在所述相邻两列开口脊波导天线单元的部分底壁上分别设置一列耦合槽，使所述相邻的两列开口脊波导天线单元的内腔和一条所述校正波导的内腔连通，形成阵列天线的内校正通道。

进一步的，所述开口脊波导阵列天线还包括扼流槽；所述扼流槽设置在相邻两个开口脊波导天线单元之间的公共壁上部。

进一步的所述过渡匹配段为渐变的阶梯状结构。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明所述开口脊波导阵列天线采用包含渐变阶梯状过渡匹配段的方形脊，同时充分压缩开口波导的截面尺寸，实现了宽频带、二维宽角扫描的工作性能；并将连接器偏离中心设置，在开口脊波导底部设置耦合槽以及校正波导，在小单元间距天线中集成了内校正通道，使其具有了内校正功能，实现了高集成度设计；同时还具有结构紧凑、体积小、重量轻、机械强度好、可靠性高的优点，特别是其集成度高，可以有效提高平台利用率，适合作为机载、无人机载、弹载和星载等平台的相控阵天线。

附图说明

图1为本发明实施例集成内校正通道的开口脊波导天线单元的组成结构图；

图2为本发明实施例集成内校正通道的开口脊波导天线单元的主视图；

图3为本发明实施例集成内校正通道的开口脊波导天线单元的侧视图；

图4为本发明实施例集成内校正通道的开口脊波导天线单元的俯视图；

图5为本发明实施例开口脊波导天线单元的驻波曲线；