[发明专利]一种短毫米波段波纹喇叭天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种短毫米波段波纹喇叭天线。该天线是适用于短毫米波段微波测量、遥感及通信领域应用的高性能波纹喇叭天线。

背景技术

目前，毫米波技术在航空航天、气象及通信等领域得到了广泛的应用及发展。对于毫米波系统而言，高斯波束的发射和接收是一个关键问题，一般采用波纹喇叭天线作为毫米波系统的馈源。由于尺寸小，结构复杂，工作于毫米波段尤其是短毫米波段(50GHz～500GHz)波纹喇叭天线的加工制作一直是个难题。目前国内外普遍采用的方法是电铸法，就是先按照波纹喇叭天线的内腔形状加工出铝芯，然后表面电铸铜到一定厚度，再腐蚀去铝芯后即成。该方法的缺点是电铸耗电多，铝芯一次性使用，成本高，尤其不适合批量生产。

发明内容：

本发明的目的就是为了避免背景技术中的不足之处，提供了一种简单易行的短毫米波段波纹喇叭天线。采用本发明所加工制作的天线具备回波损耗小、低交叉极化电平、低旁瓣及辐射方向图对称等诸多优点。

本发明是一种短毫米波段波纹喇叭天线，所述天线包括波纹片、导向槽、挡板、和连接盘组成。其中所述的天线的挡板可以是活动挡板。

构成波纹喇叭天线的波纹片有两种不同的厚度，分别由波纹喇叭的槽宽和齿宽决定。波纹片为圆环形状，其内径取决于波纹喇叭天线的内腔尺寸。波纹片外表面电镀一层金，以降低天线的热损耗，同时能够起到防止金属波纹片在空气中氧化的作用。

采用导向槽来固定波纹片，导向槽内径与波纹片的外径一致，从而可以方便地将波纹片顺次置入导向槽中，并保证波纹片同心放置。

导向槽顶端配有挡板，其中为了便于调整波纹片，可以将挡板做成活动挡板，导向槽和活动挡板之间通过螺丝进行紧固配合，活动挡板为可拆卸装置，卸掉活动挡板后，导向槽中的波纹片可顺次取出。

连接盘与导向槽通过螺丝进行紧固配合；连接盘一端为圆波导法兰盘，另一端为带有螺丝的金属塞，通过紧固连接盘与导向槽能够将波纹片压紧。连接盘中轴处为圆波导。

对于曲面轮廓的波纹喇叭天线和工作于双频段的双槽深波纹喇叭天线，上述天线同样适合。

附图说明

图1为本发明加工组装波纹喇叭天线的示意图，其中1、导向槽，2、连接盘，3、挡板，4、波纹片示意图；其中挡板可以做成图1(a)中的活动挡板或图1(b)中挡板和导向槽固定在一起的方式。

图2为天线内部局部示意图

图3为导向槽的剖面图；

图4为活动挡板的剖面图；

图5为一个波纹片的示意图；

图6为连接盘的剖面图；

图7为工作于5mm波段的波纹喇叭天线的测试驻波比，该天线槽片厚度0.3mm，齿片厚度0.1mm，共有59个波纹周期；

图8为工作于3mm波段的波纹喇叭天线的近场扫描图，该天线槽片厚度0.2mm，齿片厚度0.1mm，共有234个波纹周期。

具体实施方式：

本发明是这样实现的：

本发明将不利于进行整体车镗加工的波纹喇叭内壁转化为若干个图5所示圆环形状的波纹片，通过精确控制波纹片的尺寸并进行有效的结构设计并将其组合在一起而构成波纹喇叭天线。

参照图1，本发明加工的波纹喇叭天线由导向槽1、连接盘2、活动挡板3和波纹片4构成。其中所示的挡板可以做成(a)中的活动挡板或者(b)中挡板和导向槽固定在一起。

导向槽、连接盘和活动挡板之间通过各自端面上的螺纹进行紧固连接，这样可以将波纹片固定在导向槽内，组装成完整的波纹喇叭天线。导向槽、连接盘和活动挡板可采用黄铜或硬铝等材料，通过机械加工而成形。为使所有波纹片的中轴保持一致，导向槽的内壁要保证一定的表面光洁度，一般要求其不大于1.6μm。

如图2所示，其中A是波纹喇叭的齿，B是波纹喇叭的槽，波纹片的厚度有两种，分别对应于所设计天线的波纹的齿宽X槽宽Y，波纹片的内径分别为：槽的内径对应于波纹喇叭天线相应的槽的内径，齿的内径对应于波纹喇叭天线相应的齿的内径，图1中的不同的槽和齿分别对应不同的波纹片的内径。波纹片的外径尺寸对应于图3所示的导向槽的内径尺寸。

波纹片是如图5所示的金属圆片，波纹片的加工有腐蚀和线切割两种工艺。当金属片厚度不大于0.3mm时，采取Fecl₃腐蚀的方法，加工精度可达到0.01mm到0.02mm；而当金属片的厚度大于0.3mm时，采用线切割的工艺进行加工，也可以保证上述加工精度。另外，为了降低波纹喇叭天线的热损耗，保证天线的增益，一般情况下要在加工好的波纹片的表面电镀一层金，也可以在喇叭组装成型后再整体镀金。