[发明专利]一种宽频带单脉冲平板缝隙阵列天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种宽频带单脉冲平板缝隙阵列天线，属于平板缝隙天线技术领域。

背景技术

单脉冲雷达在当今世界范围内使用非常广泛，与连续波雷达等其它雷达模式相比，脉冲模式可以获得更高的测量精度，早期的单脉冲天线多使用卡塞格伦双反射面天线，该天线的前后径长，转动惯量大，且次反射器会影响天线效率，另外卡塞格伦双反射面天线的抛物面反射引起的寄生极化产生交叉极化分量也会影响雷达的定位精度。单脉冲波导缝隙阵列天线是目前常用的单脉冲天线，单脉冲波导缝隙阵列天线采用驻波阵形式，一旦频率偏离谐振频率，方向图等性能指标会发生恶化，带宽极窄，且与天线阵列规模成反比。为了展宽带宽，通常需要对天线进行分区馈电，导致馈电网络复杂，设计难度增大。当天线增益达到30dB时，带宽只能做到3%左右，当增益要求更高时，带宽就难以满足需求，所以现在急需研究一种宽频带高效率的单脉冲阵列天线。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种宽频带单脉冲平板缝隙阵列天线，采用宽频带平板缝隙单元天线和单脉冲波导和差器相结合的方式实现了宽频带单脉冲平板波导缝隙天线,解决了目前常用的单脉冲平板波导缝隙天线效率明显不足的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种宽频带单脉冲平板缝隙阵列天线包括：4个宽频带低剖面平板缝隙天线子阵列和1个单脉冲波导和差器；每个宽频带低剖面平板缝隙天线子阵列又包括宽频带低剖面平板缝隙天线单元和波导馈电网络；宽频带低剖面平板缝隙天线单元又包括辐射方腔、辐射缝、激励波导腔、激励缝和馈电波导；用于提高辐射口径效率和增加相邻辐射缝之间隔离度的辐射方腔位于辐射缝正上方，相邻辐射缝之间的距离与相邻辐射方腔之间的距离相等；激励波导腔四个角的上表面开有个辐射缝，个辐射缝紧贴激励波导腔的侧壁；激励缝位于激励波导腔的正下方；馈电波导的上表面开有激励缝；波导馈电网络与多个天线单元的馈电波导相接实现对缝隙阵列天线的馈电，波导馈电网络与馈电波导分布在同一平面；所述波导馈电网络由若个等臂长等功分和等臂长不等功分波导H-T功分器级联而成。

单脉冲波导和差器采用平面结构，其由3个平面魔T和1个等臂长等功分波导H-T功分器组成，单脉冲波导和差器的4个输出口分别与宽频带低剖面平板缝隙天线子阵列相连，并在3个输入端口分别形成和波束、方位差和俯仰差波束。

所述辐射方腔的高度与天线的增益有关，辐射方腔的高度越高，天线增益提高的越多。

所述辐射缝的形状决定了天线的极化状态。

所述辐射缝开在激励波导腔的短路面上，且在紧靠侧壁处。

所述激励缝位于馈电波导上表面偏离波导中心线a/4处。

所述馈电波导由规则矩形波导改变部分宽边和窄边尺寸变形而成。

所述波导平面魔T采用1个功率分配膜片和2个阻抗调谐膜片实现四个端口的匹配，两个输入端口方向相互垂直。

所述等臂长不等功分波导H-T功分器包括波导输入臂、第一波导输出臂、第二波导输出臂、功率分配膜片、阻抗相位调节块和阻抗调谐膜片，波导输入臂、第一波导输出臂和第二波导输出臂均为矩形开口波导，波导输入臂、第一波导输出臂和第二波导输出臂组成T形结构，第一波导输出臂和第二波导输出臂臂长相等且两输出臂端口到与波导输入臂宽边中心线延长线的距离相等，波导输入臂的两个波导窄边分别与第一波导输出臂、第二波导输出臂的其中一个波导窄边相接，功率分配膜片位于波导输入臂宽边中心线延长线的一侧，阻抗相位调节块紧靠功率分配膜片且位于波导输入臂宽边中心线延长线的另一侧，阻抗调谐膜片位于波导输入臂与第一波导输出臂、第二波导输出臂的窄边连接处。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）本发明提出了一种宽频带高效率平板缝隙天线单元结构，采用多模波导馈电结构克服了传统波导缝隙阵列天线由于谐振天线本质而导致的带宽窄的缺点；对多模波导的激励采用了缝隙耦合结构，与常规的采用波导口进行激励的方式相比，此种形式具有更低的剖面；在辐射缝隙的上方引入辐射方腔，不但增加相邻辐射缝单元之间的隔离度，同时提高了口径效率；与传统波导缝隙天线相比，此种天线形式效率更高。

（2）本发明波导馈电网络提出了一种紧凑型等臂长不等功分波导H-T功分器，结构简单、级联方便；级联组成的波导馈电网络与馈电波导分布在同一层，不会增加阵列天线整体的剖面高度，减小了天线的体积。