一種具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線陣單元與系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于波導(dǎo)天線技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線 陣單兀與系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 波導(dǎo)天線陣作為發(fā)射和接收電磁信號(hào)的天線，由于其效率高、易于加工和自身結(jié) 構(gòu)強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)和通信領(lǐng)域。隨著需求的牽引，國(guó)內(nèi)為也已發(fā)展出多種 形式的波導(dǎo)天線。
[0003] 波導(dǎo)縫隙天線陣由于其口徑分布便于控制，易于實(shí)現(xiàn)低旁瓣電平，效率高，結(jié)構(gòu)緊 湊，加工與安裝簡(jiǎn)便得W廣泛應(yīng)用，波導(dǎo)縫隙天線陣一般由許多開(kāi)在矩形波導(dǎo)壁上的半波 縫隙組成，有兩種形式：諧振式與非諧振式。諧振式縫隙陣的特點(diǎn)是相鄰縫隙間距為波導(dǎo)波 長(zhǎng)的一半，各縫隙同相激勵(lì)，在波導(dǎo)末端配置短路活塞。工作頻率改變時(shí)，其間距不再等于 波導(dǎo)波長(zhǎng)的一半，不能保持各縫同相激勵(lì)，天線匹配迅速惡化，因而運(yùn)類縫隙陣的帶寬只有 百分之幾，且單元數(shù)越大帶寬越窄。
[0004] 非諧振式縫隙陣波導(dǎo)末端接匹配負(fù)載，波導(dǎo)中近似傳行波，天線能在較寬的頻段 上保持良好的匹配。由于縫隙由行波激勵(lì)，具有線性相差，使波束最大方向偏離陣面法線方 向，而且隨頻率變化。 陽(yáng)〇化]根據(jù)W上介紹，諧振式波導(dǎo)縫隙天線陣帶寬較窄，不能滿足大帶寬的需求，非諧振 式波導(dǎo)縫隙陣波束指向隨頻率變化，不適合相控陣中使用。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 為了展寬天線陣的帶寬、降低加工難度，本實(shí)用新型提供一種一體化設(shè)計(jì)的具有 定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線陣單元與系統(tǒng)。 陽(yáng)007] 具體的技術(shù)解決方案如下：
[0008] 具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線陣單元包括開(kāi)口波導(dǎo)行饋天線和波導(dǎo)禪合器；
[0009] 所述開(kāi)口波導(dǎo)行饋天線包括波導(dǎo)口（福射元）和波導(dǎo)饋電網(wǎng)絡(luò)，所述波導(dǎo)口與所 述波導(dǎo)饋電網(wǎng)絡(luò)相連通。
[0010] 所述波導(dǎo)禪合器包括射頻波導(dǎo)、禪合波導(dǎo)和矩形縫，所述射頻波導(dǎo)與所述禪合波 導(dǎo)通過(guò)矩形縫連通，且所述矩形縫的底壁與所述射頻波導(dǎo)、所述禪合波導(dǎo)的底壁在一個(gè)平 面內(nèi)；所述底壁是指朝向圖紙內(nèi)部的平面，而頂壁是朝向圖紙外部的平面。
[0011] 所述波導(dǎo)饋電網(wǎng)絡(luò)的輸入端與所述射頻波導(dǎo)的輸出端相連。
[0012] 所述波導(dǎo)口為矩形；所述波導(dǎo)饋電網(wǎng)絡(luò)由E面T型節(jié)級(jí)聯(lián)而成。
[0013] 所述禪合波導(dǎo)的波導(dǎo)橫截面為矩形，所述禪合波導(dǎo)兩端均為封閉的短路端，采用 同軸探針饋電。
[0014] 所述射頻波導(dǎo)的橫截面為矩形，所述射頻波導(dǎo)一端為封閉的短路端，采用同軸探 針饋電。
[0015] 所述具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線陣系統(tǒng)包括至少兩個(gè)所述具有定標(biāo)功能的開(kāi) 口波導(dǎo)天線陣單元，所述具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線陣單元之間是反向平行排列，相鄰 兩個(gè)開(kāi)口波導(dǎo)天線陣單元之間頂壁相對(duì)頂壁或者底壁相對(duì)底壁。
[0016] 本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在W下方面：
[0017] 1.本實(shí)用新型開(kāi)口波導(dǎo)禪合天線陣單元與系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)，改善了加工；
[0018] 2.本實(shí)用新型開(kāi)口波導(dǎo)禪合天線陣單元與系統(tǒng)采用非標(biāo)波導(dǎo)，減小尺寸，天線重 量減輕了 1/2;
[0019] 3.本實(shí)驗(yàn)新型開(kāi)口波導(dǎo)禪合天線陣單元與系統(tǒng)采用開(kāi)口波導(dǎo)福射形式，展寬了阻 抗帶寬；
[0020] 4. 一體化設(shè)計(jì)加工的開(kāi)口波導(dǎo)禪合天線陣單元與系統(tǒng)由腔體構(gòu)成，自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 局。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例中一種具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線陣單元的結(jié)構(gòu) 圖。
[0022] 圖2為圖1實(shí)施例的正視圖。
[0023] 圖3為圖1實(shí)施例的剖面圖。
[0024] 圖4為圖1實(shí)施例的蓋板示意圖。 陽(yáng)0巧]圖5為圖1實(shí)施例的主體示意圖。
[00%] 圖6為本實(shí)用新型一實(shí)施例中一種具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線陣系統(tǒng)斜視圖。
[0027] 圖7為圖6實(shí)施例的正視圖。
[0028] 圖8為圖6實(shí)施例的后視圖。
[0029] 圖9為圖6實(shí)施例的射頻口的VSWR測(cè)試結(jié)果圖。
[0030] 圖10為圖6實(shí)施例的射頻口與定標(biāo)口間的禪合度測(cè)試結(jié)果圖。
[0031] 圖11為圖6實(shí)施例的方向圖測(cè)試結(jié)果。
[0032] 上圖中序號(hào)：11為波導(dǎo)口（福射元），1為開(kāi)口波導(dǎo)行饋天線，2為波導(dǎo)禪合器，12 為波導(dǎo)饋電網(wǎng)絡(luò)，23為射頻波導(dǎo)，21為禪合波導(dǎo)，22為矩形縫，3為定標(biāo)口，4為射頻口。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地描述。 陽(yáng)〇34] 實(shí)施例1 :
[0035] 本實(shí)施例是工作于Ka波段的32單元具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線陣單元，中屯、 工作頻率f巾為35GHz，天線陣工作上邊頻f旨、下邊頻分別是37G監(jiān)、33G監(jiān)。
[0036] 參見(jiàn)圖1，具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線陣單元由開(kāi)口波導(dǎo)行饋天線1和波導(dǎo)禪 合器2構(gòu)成。
[0037] 開(kāi)口波導(dǎo)行饋天線1由波導(dǎo)口（福射元）11和波導(dǎo)饋電網(wǎng)絡(luò)12組成，波導(dǎo)口 11 與波導(dǎo)饋電網(wǎng)絡(luò)12相連通。
[0038] 波導(dǎo)禪合器2包括射頻波導(dǎo)23、禪合波導(dǎo)21和矩形縫22,射頻波導(dǎo)23與禪合波 導(dǎo)21通過(guò)公共壁上的矩形縫22連通，矩形縫22的底壁與射頻波導(dǎo)23、禪合波導(dǎo)21的底壁 在一個(gè)平面內(nèi)；所述底壁是指朝向圖紙內(nèi)部的平面，而頂壁是朝向圖紙外部的平面。
[0039] 所述波導(dǎo)饋電網(wǎng)絡(luò)12的輸入端與所述射頻波導(dǎo)23的輸出端相連。
[0040] 參見(jiàn)圖2,開(kāi)口波導(dǎo)行饋天線1的波導(dǎo)口 11為矩形；所述波導(dǎo)饋電網(wǎng)絡(luò)12由E面 T型節(jié)級(jí)聯(lián)而成。
[0041] 所述禪合波導(dǎo)21的波導(dǎo)橫截面為矩形，所述禪合波導(dǎo)21兩端均為封閉的短路端， 采用同軸探針饋電。
[0042] 所述射頻波導(dǎo)23的橫截面為矩形，所述射頻波導(dǎo)23-端為封閉的短路端，采用同 軸探針饋電。
[0043] 如圖3具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線陣單元的波導(dǎo)腔體剖視圖。通過(guò)改變波導(dǎo) 禪合器2的禪合縫寬度及涂度獲取不問(wèn)的禪合度,30地的禪合度要求禪合縫寬度為2. 4mm， 深度為2. 4mm。
[0044] 加工時(shí)，將所述具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線陣單元分為蓋板和主體兩層零件加 工，見(jiàn)圖4-5,然后焊接成一體。 W45] 實(shí)施例2 :
[0046] 可選的，參見(jiàn)圖6-8,W所述具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線陣單元為基礎(chǔ)，6個(gè)所 述具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線陣單元兩兩之間反向平行排列，相鄰兩個(gè)開(kāi)口波導(dǎo)天線陣 單元之間頂壁相對(duì)頂壁或者底壁相對(duì)底壁。通常用下面公式計(jì)算：
[0048] 其中：A為最高頻率（37GHz)的波長(zhǎng)；0為最大掃描角，按20°設(shè)計(jì)；考慮發(fā)射波 束寬度，經(jīng)對(duì)單元間距進(jìn)行修正，取波導(dǎo)縫隙線陣的間距為5. 6mm。
[0049] 加工時(shí)，將所述具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線陣系統(tǒng)分為7層零件加工，實(shí)施例 中將兩個(gè)所述具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線陣單元反向平行排列，作為一個(gè)零件，3個(gè)所述 零件和4塊蓋板共7層零件，通過(guò)機(jī)加工和焊接得到大型的具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線 陣系統(tǒng)。
[0050] 圖9是本實(shí)施例中天線陣的工作帶寬內(nèi)VSWR小于1. 8,帶寬大于4GHz。
[0051] 圖10是本實(shí)施例天線陣的禪合度測(cè)試值，工作帶寬內(nèi)幅度起伏為±1. 5地。 陽(yáng)化引圖11為本實(shí)施例在35GHz中屯、工作頻點(diǎn)上的仿真方向圖。從圖中可W看出，本實(shí) 施例開(kāi)口波導(dǎo)禪合天線陣3地波束寬度為2 0eX2 0H=3°X7O。。
[0053] W上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本 實(shí)用新型具體實(shí)施僅限于運(yùn)些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不 脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可W做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，如開(kāi)口波導(dǎo)禪合天線波 導(dǎo)開(kāi)口數(shù)量、多對(duì)開(kāi)口波導(dǎo)禪合天線中的線陣數(shù)量，W及為了展寬天線工作帶寬而增加多 級(jí)功分波導(dǎo)的級(jí)數(shù)等，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型所提交的權(quán)利要求書(shū)確定的實(shí)用新型保 護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線陣單元，包括開(kāi)口波導(dǎo)行饋天線和波導(dǎo)耦合器， 其特征在于：所述開(kāi)口波導(dǎo)行饋天線包括波導(dǎo)口和波導(dǎo)饋電網(wǎng)絡(luò)，所述波導(dǎo)口的輸入端與 所述波導(dǎo)饋電網(wǎng)絡(luò)的輸出端連接； 所述波導(dǎo)耦合器包括射頻波導(dǎo)、耦合波導(dǎo)和矩形縫，所述射頻波導(dǎo)與所述耦合波導(dǎo)通 過(guò)矩形縫連通，且矩形縫的底壁與射頻波導(dǎo)、耦合波導(dǎo)的底壁在一個(gè)平面內(nèi)； 所述波導(dǎo)饋電網(wǎng)絡(luò)的輸入端與所述射頻波導(dǎo)的輸出端相連。2. 如權(quán)利要求1所述的一種具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線陣單元，其特征在于：所述 波導(dǎo)口為矩形；所述波導(dǎo)饋電網(wǎng)絡(luò)由E面T型節(jié)級(jí)聯(lián)而成。3. 如權(quán)利要求1所述的一種具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線陣單元，其特征在于：所述 耦合波導(dǎo)的橫截面為矩形，所述耦合波導(dǎo)兩端均為封閉的短路端，采用同軸探針饋電。4. 如權(quán)利要求1所述的一種具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線陣單元，其特征在于：所述 射頻波導(dǎo)的橫截面為矩形，所述射頻波導(dǎo)一端為封閉的短路端，采用同軸探針饋電。5. -種具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線陣系統(tǒng)，其特征在于：包括至少兩個(gè)如權(quán)利要求 1至4任意之一所述開(kāi)口波導(dǎo)天線陣單元，所述具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線陣單元之間 是反向平行排列，相鄰兩個(gè)開(kāi)口波導(dǎo)天線陣單元之間頂壁相對(duì)頂壁或者底壁相對(duì)底壁。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種具有定標(biāo)功能的開(kāi)口波導(dǎo)天線陣單元與系統(tǒng)，包括開(kāi)口波導(dǎo)行饋天線和波導(dǎo)耦合器。所述開(kāi)口波導(dǎo)行饋天線包括波導(dǎo)口(輻射元)和波導(dǎo)饋電網(wǎng)絡(luò)；所述波導(dǎo)耦合器包括射頻波導(dǎo)、耦合波導(dǎo)和矩形縫。所述波導(dǎo)行饋天線的輸入端與視頻波導(dǎo)輸出端相連。本實(shí)用新型采用波導(dǎo)口作為輻射元，使天線陣具有更寬的阻抗帶寬，采用非標(biāo)波導(dǎo)，天線陣的重量減輕了1/2。
【IPC分類】H01Q1/50, H01Q21/00, H01Q13/06
【公開(kāi)號(hào)】CN205029021
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520814891
【發(fā)明人】薛玲瓏, 張健軍, 胡俊毅, 王會(huì)華, 黃理勇
【申請(qǐng)人】上海航天測(cè)控通信研究所, 上海航天衛(wèi)星應(yīng)用有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2015年10月20日