[发明专利]一种基于多层脊波导结构的CTS波束扫描天线

权利要求书

1.一种基于多层脊波导结构的CTS波束扫描天线，其特征在于，包括基于多层脊波导结构的CTS天线和超表面移相结构；所述基于多层脊波导结构的CTS天线包括线源结构、脊波导-平行板波导宽边离散化结构、脊波导H面功率分配结构和辐射结构；所述线源结构由平行板波导组成，一端连接外部输入馈源，另一端连接脊波导-平行板波导宽边离散化结构；所述脊波导-平行板波导宽边离散化结构将平面波离散化并输入至脊波导H面功率分配结构；所述脊波导H面功率分配结构用于能量均匀或不均匀分配后输入至辐射结构；

所述超表面移相结构位于所述基于多层脊波导结构的CTS天线的线源结构内部或辐射结构表面，用于控制电磁波的相位分布，实现电子扫描波束。

2.如权利要求1所述的一种基于多层脊波导结构的CTS波束扫描天线，其特征在于，所述线源结构由平行板波导组成，为CTS天线提供平面波馈源；所述脊波导-平行板波导宽边离散化结构，将平行板波导方向上平面电磁波离散化，包括输入波导结构、金属隔板、模式转换结构和多路脊波导-平行板波导宽边离散化结构输出端口，所述输入波导结构的末端设有若干等间距排布的金属隔板，相邻金属隔板之间中心位置设置有模式转换结构，连接各路脊波导-平行板波导宽边离散化结构输出端口；所述脊波导H面功率分配结构的输入端口连接各路脊波导-平行板波导宽边离散化结构输出端口，用于能量在平行板波导传播方向的均匀或不均匀分配，所述脊波导H面功率分配结构为具有H面T型功率分配器的二叉树形式，所述H面T型功率分配器分支波导平面与脊波导模式的磁场所在平面平行；所述辐射结构用于将能量分配后的电磁波辐射至自由空间。

3.如权利要求2所述的一种基于多层脊波导结构的CTS波束扫描天线，其特征在于，所述模式转换结构为探针型结构或缝隙/圆孔耦合型结构，作用是实现平行板波导模式与脊波导模式的相互转换，其中探针型结构中的探针垂直于平行板波导的上下表面放置，连通平行板波导结构与脊波导-平行板波导宽边离散化结构输出端口；缝隙/圆孔耦合型结构的缝隙/圆孔开口平行于平行板波导表面，连通平行板波导结构与脊波导-平行板波导宽边离散化结构输出端口。

4.如权利要求1所述的一种基于多层脊波导结构的CTS波束扫描天线，其特征在于，所述脊波导-平行板波导宽边离散化结构还能实现阻抗匹配，所述阻抗匹配实现了平行板波导与脊波导的阻抗匹配；能量转向，所述能量转向实现了平行板波导传播方向到平行板波导窄边方向的电磁波传播；模式转换，所述模式转换实现了平行板波导模式与脊波导模式的相互转换。

5.如权利要求1所述的一种基于多层脊波导结构的CTS波束扫描天线，其特征在于，所述超表面移相结构包括介质基板、金属图案和变容二极管；超表面移相结构相邻两层介质基板之间印刷有一层金属图案，最外侧介质基板的外表面印刷有金属图案，金属图案的层数比介质基板多一层；所述超表面移相结构最外侧介质基板的金属图案上加载有变容二极管。

6.如权利要求5所述的一种基于多层脊波导结构的CTS波束扫描天线，其特征在于，每个超表面移相结构最外侧的介质基板表面印刷有相同的金属环嵌套内实心金属片，所述金属环与所述内实心金属片之间印刷有金属焊盘，用于对称加载变容二极管。

7.如权利要求5所述的一种基于多层脊波导结构的CTS波束扫描天线，其特征在于，所述超表面移相结构相邻两层介质基板之间的金属图案由倒T型金属条关于介质基板中心对称旋转获得，每个倒T型金属条的横边靠近对称旋转中心，竖边指向介质基板外侧，且对称旋转后的每个金属条相接。

8.如权利要求1所述的一种基于多层脊波导结构的CTS波束扫描天线，其特征在于，所述超表面移相结构置于所述基于多层脊波导结构的CTS天线的线源结构内部时，与馈源波导端口平行放置，用于控制透射电磁波的H面相位分布；所述超表面移相结构置于所述基于多层脊波导结构的CTS天线的辐射结构表面时，用于控制透射电磁波的E面或/和H面相位分布。