[发明专利]一种基于泰勒线源分布的槽隙波导天线

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，特别涉及一种基于泰勒线源分布的槽隙波导天线。

背景技术

在天线的各项电性能指标中，天线副瓣电平占有重要地位，在许多应用中，低副瓣已成为首要考虑的设计指标。在雷达应用中，由于电磁波相互干扰和地面杂波影响，影响雷达信号接收，为了减少杂波影响，所设计雷达天线副瓣电平要求尽可能低，为此，天线低副瓣设计显得尤为重要。目前，无线通讯技术迅速发展，为了提高信道容量，天线工作频段越来越高，但高频载波衰减严重，因此发展了天线多波束集成技术，此技术要求众多天线协同工作，因而天线相互干扰严重，为降低天线相互干扰，低副瓣天线设计尤为迫切。

目前，低副瓣天线按照天线结构可以分为两大类，一类为反射面天线，另一类为阵列天线。反射面天线优势在于天线波束容易控制，可以通过扩展反射面口径提高天线增益，因此天线增益较高，但缺点在于天线口径较大，不易实现扫描功能，且天线加工精度较高；阵列天线通过增加阵元数目，可以轻易的实现窄波束、高增益的天线设计，通过调频或调相，可以实现波束全空域的快速扫描，具有多目标检测、跟踪、自适应、天线波束控制灵活的特点，因而应用范围较为广泛。

在微波毫米波频段，波导裂缝阵天线和基片集成波导天线成为各种天线的基本结构形式。波导裂缝阵天线由于其全金属结构，由其所设计的天线效率高、增益高，但天线频带较窄，当天线频率较高时(30GHz以上)天线尺寸较小，天线加工精度要求较高，因而天线成本较高；基片集成波导天线可以由PCB工艺加工，成本较低，但当天线工作频段较高时，由于其内部存在介质损耗，天线效率较低。隙波导结构首次于2009年提出，主要有三种形式：槽隙波导、脊隙波导和微带隙波导。槽隙波导和脊隙波导为全金属结构，微带隙波导虽然存在介质，但大部分电磁波并不会存在于介质里面，结合槽隙波导技术、脊隙波导技术和微带隙波导技术所设计的天线效率较高，且天线带宽较宽，克服了波导裂缝阵天线和基片集成波导天线的缺点，且天线加工成本较低，可以采用普通的数控机床加工，因而应用前景广泛。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提出了一种基于泰勒线源分布的槽隙波导天线，该天线主要由槽隙波导传输线和Ku波段标准的矩形波导馈电端口组成。电磁波沿槽隙波导传输时，通过辐射边一侧辐射电磁波，基于泰勒线源分布，合理设计电磁波传播常数，天线中心频率处副瓣较低，且在整个频带内，天线副瓣电平均得到抑制。

为了实现上述目的，本发明提出了一种基于泰勒线源分布的槽隙波导天线，所述天线包括：馈电端口(1)、上平板(2)、下平板(3)、波纹墙(4)和匹配端口(5)；所述线馈电端口(1)设置在天线的前端，所述匹配端口(5)设置于天线的末端；在下平板(3)上，介于上平板(2)与下平板(3)之间设置若干排金属柱(6)；其中，沿中心线的一侧设置三排金属柱(6)，形成非辐射边(7)，另一侧设置单排金属柱(6)，形成辐射边(8)；电磁波沿单排金属柱(6)的上表面与上平板(3)之间的缝隙辐射；在上平板(2)和下平板(3)的上表面上分别设置三排波纹墙(4)。

优选的，所述天线为全金属结构。

优选的，所述馈电端口1和匹配端口5都为标准矩形波导端口。

优选的，所述金属柱6为长方体。

本发明的优点在于：

1、本发明的基于泰勒线源的槽隙波导天线，天线中心频率处副瓣较低，在整个频带内，副瓣电平均得到抑制；

2、本发明的波导天线采用天线馈电端口为标准矩形波导端口，无须额外设计矩形波导转槽隙波导结构，简化了天线馈电结构；所采用的低副瓣的设计方法，对于隙波导天线设计而言具有重要的参考价值。

附图说明

图1为本发明的槽隙波导天线的结构图；

图2为本发明的槽隙波导传输线非辐射边二维色散表；

图3为采用本征模求解的相位常数随辐射边方形柱高度变化图；

图4为基于泰勒线源分布的天线口径面归一化的衰减常数图；

图5为归一化的衰减常数随辐射边方形柱高度变化图；

图6为辐射边方形柱高度图；

图7为不同频率时天线方向图；

图8为归一化衰减常数随频率变化图；

图9为槽隙波导天线回波损耗图；

图10为槽隙波导天线正向传输系数图。

附图标记：

1、馈电端口 2、上平板 3、下平板4、波纹墙

5、匹配端口 6、金属柱 7、非辐射边8、辐射边

具体实施方式