[发明专利]锥状波束扫描CTS天线

说明书

技术领域

本发明涉及微波毫米波天线领域，特别是一种频带宽、增益高、波束稳定的锥状波束扫描CTS天线。

技术背景

CTS(Continuous Transverse Stub，连续横向枝节)天线，通过在平板波导上开设横向缝隙，并在缝隙的两个长边放置金属档板以减小反射。由于CTS天线馈电结构简单，对加工精度和介质材料不敏感，辐射效率高，因此成为高增益天线研究的重要方向。

中国发明专利申请“抛物盒馈电多波束CTS平板天线”(申请号：2017103329527，申请日：2017.05.16)公开了一种抛物盒馈电多波束CTS平板天线，包括平板波导CTS阵列、2个抛物反射面馈电盒和6个波导喇叭。该装置将两个相同的抛物反射面馈电盒对称放置在平板波导CTS阵列两侧端口，与CTS阵列相连；每个抛物反射面馈电盒的焦点处各放置1个波导喇叭，其最大辐射方向对准抛物盒反射面的中心位置；焦点位置的波导喇叭两侧分别放置一个相同的波导喇叭；每个抛物盒放置的三个波导喇叭均在垂直于抛物盒反射面几何中心和焦点连线的直线上。通过分时激励CTS阵列一侧的三个波导喇叭，实现波束在H面的扫描功能；通过分时激励CTS阵列两侧相同位置的波导喇叭，实现波束在E面分时双波束功能。

虽然该天线具有E面分时倾斜双波束、H面波束扫描的特点，但同时具有下列缺点：1、该天线两个抛物馈电盒和CTS阵列在同一平面上，尺寸较大；2、该天线采用普通矩形波导作为一级馈源，受到矩形波导喇叭的限制，带宽较窄；3、该天线虽然将焦点处的波导喇叭最大辐射方向指向抛物面的几何中心，但由于抛物线结构的不对称，置于焦点两侧的波导喇叭辐射的能量没有全部照射到CTS阵列端口，因此增益有所降低，天线性能较差。

总之，现有技术存在的问题是：波束扫描CTS天线尺寸较大、带宽较窄、增益低，不能满足5G通信、精密测量、火控、侦查校射、空间探测以及导弹制导等雷达跟踪技术的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锥状波束扫描CTS天线，频带宽、增益高、波束稳定。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种锥状波束扫描CTS天线，包括H面加脊喇叭1、Pillbox偏置抛物盒2、U型平板弯头3和平板波导CTS阵列4；

所述平板波导CTS阵列4置于Pillbox偏置抛物盒2上方，其一侧与U型平板弯头3一端相连，所述的U型平板弯头3的另一端与Pillbox偏置抛物盒2的口径端口相连；

所述H面加脊喇叭1置于与Pillbox偏置抛物盒2反射面相对的Pillbox偏置抛物盒2侧壁上，其相位中心对准Pillbox偏置抛物盒2反射面上某一固定点。本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1、频带宽：采用H面加脊喇叭作为一级馈源，弥补普通波导喇叭带宽较窄的缺点，拓宽天线带宽；

2、增益高：将H面加脊喇叭的相位中心对准抛物线上一固定点，优化固定点的位置，使H面加脊喇叭在左右移动时，大部分能量均能照射到CTS阵列端口，提高天线增益和辐射效率。

3、波束稳定性好：工作频率较小时，由于波长限制，根据Pillbox偏置抛物线的-10dB照射波束宽度设计的一级馈源喇叭的尺寸较大，此时采用机械扫描控制H面波束，在一定波束扫描角度内，天线方向图较稳定。。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明锥状波束扫描CTS天线三维结构示意图。

图2是图1中Pillbox偏置抛物盒三维结构示意图。

图3是图1中U型平板弯头三维结构示意图。

图4是图1中平板波导CTS阵列三维结构示意图。

图5是图4中CTS单元三维结构示意图。

图6是图1中H面加脊喇叭俯视图。

图7是图1中H面加脊喇叭剖视图。

图8是图2中Pillbox偏置抛物盒俯视图。

图9是图3中U型平板弯头侧视图。

图10是图5中CTS单元侧视图。

图11是金属栅侧视图。

图12是H面加脊喇叭放置在焦点处时E面增益方向图。

图13是H面加脊喇叭左右移动时H面增益方向图。

图14是H面加脊喇叭左右移动时S参数仿真图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种锥状波束扫描CTS天线，

包括1个H面加脊波导喇叭、1个Pillbox偏置抛物盒、U型平板波导和平板波导CTS阵列；