[发明专利]一种宽带双极化空心波导缝隙天线

说明书

本发明公开了一种宽带双极化缝隙空心波导天线，包括按照从上到下层叠的辐射缝隙层、H极化全共馈馈电网络、正交分模层和V极化全共馈馈电网络，V极化全共馈馈电网络采用底馈式馈电方式，用于激励辐射缝隙层产生垂直极化波，H极化全共馈馈电网络采用侧馈式馈电方式，用于使辐射缝隙层产生水平极化波，正交分模层基于双脊矩形波导腔设计，辐射缝隙层用于在V极化全共馈馈电网络激励下产生垂直极化波和在H极化全共馈馈电网络激励下产生水平极化波，并将垂直极化波和水平极化波合成交叉极化波辐射到自由空间；优点是在具有较宽的阻抗带宽的同时，光栅瓣电平不会显著恶化，具有较高的天线效率以及较高的交叉极化(XPD)。

技术领域

本发明涉及一种双极化空心波导缝隙天线，尤其是涉及一种宽带双极化空心波导缝隙天线。

背景技术

随着物联网、AR/VR等各种新的无线通信应用的出现，对无线通信容量的需求迅速增加。在远距离无线通信场景中，宽带、高增益、高效率的阵列天线是建立稳定通信的首选。其中由于宽带双极化天线可以消除多径衰落，并在给定的频谱内提高信道容量，由此宽带双极化天线是组成阵列天线一个很好的选择。鉴于宽带双极化天线的优点，采用低损耗方案实现的宽带双极化天线变得很有吸引力。抛物面反射器和反射镜具有低成本和易于制造的优点，是当前设计宽带双极化天线一种常见的选择。然而，基于抛物面反射器和反射镜设计的宽带双极化天线体积很大，而且外形很高，越来越不能满足当前产品小型化的需求。近年来出现的空心波导缝隙天线结构紧凑，体积较小，应用于阵列天线时能够使阵列天线体积紧凑，实现小型化，成为了平面高效双极化天线的理想候选天线。

现有的双极化空心波导缝隙天线主要有两种类别：第一种是基于串联(或部分串联)馈电网络结构；第二种是基于全共馈馈电网络结构。基于串联(或部分串联)馈电网络结构的双极化空心波导缝隙天线具有两种典型的设计：(1)激励串联的正交布置的连续横向短接阵列或交叉缝隙阵列、(2)激励垂直和偏置纵向缝隙与部分串联馈电网络相结合。基于串联(或部分串联)馈电网络结构的双极化空心波导缝隙天线的两种典型设计为了便于馈电网络的布局，都采用1-4背腔来激励2×2元的子阵。基于全共馈馈电网络结构的双极化空心波导缝隙天线分别采用十字形缝隙、方形缝隙和磁电偶极子实现双极化。

但是，上述两个类别的双极化空心波导缝隙天线具有如下问题：一、基于串联(或部分串联)馈电网络结构的双极化空心波导缝隙天线的相对带宽(FBW)相对较窄(FBW通常在10％以内)，基于全共馈馈电网络结构的双极化空心波导缝隙天线由于背腔尺寸的问题使得其FBW仍然相对较窄(小于20％)；二、这两种双极化空心波导缝隙天线都使用共同的背腔来激发极化，会增加交叉极化恶化的可能性，此外，通过增加背腔尺寸来增强FBW的方法会造成光栅瓣电平的显著恶化(仅大约-13dB)，从而影响天线效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在具有较宽的阻抗带宽的同时，光栅瓣电平不会显著恶化，具有较高的天线效率以及较高的交叉极化(XPD)的宽带空心波导缝隙阵列天线。