[发明专利]一种低副瓣槽隙波导驻波天线

说明书

技术领域

本发明属于波导天线技术领域，特别涉及一种低副瓣槽隙波导驻波天线。

背景技术

副瓣电平是天线电性能的一项重要指标，在很多具体应用中，其重要性已排在增益和波束宽度指标之前，例如在雷达技术中，为了提高抗干扰和反地面杂波的性能，要求副瓣尽量低。远距离噪声干扰机和反辐射导弹都是利用对方天线的副瓣发挥作用。在通讯方面，为了提高频谱容量，要求频谱复用；为了提高卫星轨道利用率，要求通信卫星分布密集，于是为了降低天线之间的相互干扰，要求天线副瓣电平较低。

目前，低副瓣天线主要分为反射面天线和阵列天线两大类以及特殊形式如透镜天线等。反射面天线一般增益较高，波束容易控制，但是反射面天线口径较大，加工精度要求很高；馈源不能与反射面集成，天线剖面很高；天线波束指向不容易控制，不易实现空间扫描，限制了其应用范围。阵列天线能够实现波束全空域快速扫描，具有多目标检测、跟踪、自适应、天线波束控制灵活等特点，已越来越多的应用于各种场景，如相控阵雷达、连续波扫描雷达等。阵列天线种类很多，多为平面结构，相比反射面天线，剖面很低。

目前高频段天线结构一般采用平板波导结构或者基片集成波导结构。平板波导槽天线不存在介质损耗和辐射损耗，适用于高增益、高效率的天线设计，但是天线阵馈电网络复杂，体积笨重；频率越高，天线加工精度要求越高，天线成本越高，且天线工作频段很窄；基片集成波导天线工作频段较宽，当工作频率很高时，由于介质存在，天线欧姆损耗和介质损耗严重，导致天线效率很低。槽隙波导技术突出优势在于结构全金属化，不存在介质，因而不存在介质损耗，当天线工作频率很高时，天线效率很高，且槽隙波导天线带宽较宽，同时克服了天线带宽和效率的缺点。另一方面，当天线工作频率较高时，波导宽边与窄边的连接问题必须考虑，对于平板波导槽阵天线，宽边与窄边若出现缝隙或衔接平坦度不够，会严重影响天线性能，而槽隙波导天线加工时无需考虑金属波导边的连接问题，而因天线加工精度要求低，成本低，应用前景非常广泛。

隙波导天线不仅天线带宽较宽，且天线效率较高，成本较低。目前采用隙波导技术设计的天线种类较少，需要进一步充分利用隙波导技术优势，以降低高频段天线设计中存在的加工精度高，鲁棒性差，成本过高的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提出一种低副瓣槽隙波导驻波天线，该槽隙波导驻波天线是一种新型的隙波导天线，对于扩大隙波导天线的种类具有一定的意义；而且该天线具有低副瓣的优点。

为了实现上述目的，本发明提出了一种低副瓣槽隙波导驻波天线，所述天线包括：馈电端口1、上平板2、短路墙3和下平板4，其中，所述馈电端口1设置在下平板4的前端处；在所述上平板2上设有辐射槽阵5；在所述下平板4上设有周期性排布的金属柱6，所述金属柱6上表面形成高阻抗表面，所述短路墙3在天线的末端处连接上平板2和下平板4。

优选的，所述天线为全金属结构。

优选的，所述馈电端口1采用Ku频段标准矩形波导。

优选的，所述辐射槽阵5由21个径向长槽组成，交替排列于波导宽边中心线两侧。

优选的，所述金属柱6为长方体，在波导宽边中心线的两侧，分别对称设置三排金属柱6。

优选的，所述辐射槽阵5的径向槽间距为二分之一波导波长，短路墙3距最近辐射槽间距为四分之一波长。

本发明的优点在于：

1、本发明在设计低副瓣槽隙波导驻波天线的过程中，首先将槽隙波导等效为矩形波导，然后按照天线低副瓣设计理论设计槽隙波导天线，该方法避免了直接设计槽隙波导低副瓣天线，是一种快速有效的设计方法；

2、本发明的天线的馈源采用标准Ku波段的矩形波导端口，馈电结构简单，天线具有良好的辐射性能，成本低，易于工程实现。

附图说明

图1为本发明的低副瓣槽隙波导驻波天线的结构图；

图2为本发明的低副瓣槽隙波导驻波天线的正视图；

图3为本发明的低副瓣槽隙波导驻波天线等效电路图；

图4为槽隙波导传输线二维色散表；

图5为槽隙波导传输线一维色散表；

图6为驻波天线辐射槽单元归一化槽电压图；

图7为所设计槽隙波导天线-25dB副瓣电平仿真及计算辐射方向图；

图8为所设计槽隙波导天线-30dB副瓣电平仿真及计算辐射方向图；

图9为所设计槽隙波导天线回波损耗图。

附图标记：

1、馈电端口 2、上平板 3、短路墙 4、下平板