[发明专利]一种盒状扇形波束天线

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体地，涉及一种盒状扇形波束天线。

背景技术

在雷达与导航技术领域，为了容易发现目标，通常要求在保持一个主平面有尖锐方向图的同时，加宽另一个主平面的方向图，即希望得到扇形波束。随着雷达与导航技术的发展，工作频带正向毫米波、亚毫米波频段发展，扇形波束也要求俯仰(/方位)范围越宽越好、方位(/俯仰)范围越窄越好，以达到增大扫描范围，提高分辨率，尽快发现目标的目的。

现已公开的产生扇形波束的天线有抛物柱面天线，盒状短背射天线、阵列天线及透镜天线等。目前的抛物柱面天线及盒状短背射天线产生的扇形波束，宽度方面较窄，窄度方面则较宽，无法实现大的宽窄比。阵列天线工作于较低工作频段时，目前的加工制造水平能够实现，而到达毫米波、亚毫米波频段后，目前的加工制造基本无法实现或成本过高。而透镜天线则需要特殊的介质材料，存在介质损耗、重量较重、体积较大等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种结构形式简单，易于加工制造的盒状扇形波束天线；该天线能够提供俯仰范围很宽、方位范围很窄的扇形波束，非常适合毫米波及亚毫米波以上频段的应用。此外，该天线与透镜天线不同，其不使用介质材料，无介质损耗等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术解决方案包括：

一种盒状扇形波束天线，其特征在于，包括：馈电喇叭、柱面主反射器、柱面副反射器、上盖板和下盖板、以及左挡板和右挡板，其中，柱面主反射器和柱面副反射器的母线采用卡塞格伦天线形式；馈电喇叭为矩形口面角锥喇叭形式，位于盒状腔体内，其相位中心与柱面副反射器的焦点重合，对整个天线起到馈电作用；左挡板和右挡板分别位于柱面主反射器的两端、并垂直于柱面主反射器两端之间的连线；上盖板和下盖板分别盖设在柱面主反射器以及左挡板和右挡板的上面和下面；上盖板和下盖板、柱面主反射器以及左挡板和右挡板共同构成一端具有矩形天线辐射口的盒状腔体；柱面副反射器位于盒状腔体内部，其上端和下端分别抵靠上盖板和下盖板，并与柱面主反射器一起组成卡塞格伦天线柱面反射系统。

优选地，柱面副反射器的两端分别设置有柱状加厚部分，并且在柱面副反射器的除其两端的柱状加厚部分之外的部分上开设有横向缝隙，并且缝隙的宽度约为1/6个工作波长。

优选地，在上盖板和下盖板的内表面上均设置有阶梯变换。

优选地，矩形天线辐射口的边缘具有棱形倒角。

与现有技术相比，根据本发明的盒状扇形波束天线具有有益的技术效果：

(1)天线形式新颖，充分发挥了固面天线结构简单、馈电方便及易于加工的优势，适合V频段、W频段及亚毫米波的应用，并且能够提供俯仰(/方位)范围很宽、方位(/俯仰)范围很窄的扇形波束。

(2)馈源与盒式腔体、副反射器、主反射器集成一体，将馈源、副反射器藏于卡式柱面盒内，不需要支杆类的支撑结构。

(3)柱面副反射器中心进行了开缝处理，缝隙的形式可以是简单横缝，也可以是曲线形式的缝或是齿状缝，通过缝隙使部分电磁能量泄露出来，减少了副反射器的遮挡效应，降低了天线的副瓣电平，同时也改善了天线的电压驻波比。

(4)相对于阵列天线和前馈抛物柱面天线，本发明采用简单后馈形式，只需单根直波导与天线相接即可，避免了功分网络及复杂波导组件的使用。

附图说明

图1为根据本发明的盒状扇形波束天线的立体示意图；

图2为根据本发明的盒状扇形波束天线去掉上盖板后的结构示意图；

图3为根据本发明的盒状扇形波束天线的分解示意图；

图4为根据本发明的柱面副反射器的结构示意图；

图5为采用本发明的天线得到的天线端口驻波比仿真曲线图；

图6为采用本发明的天线得到的95GHz天线俯仰、方位面幅度方向图仿真曲线。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对根据本发明的盒状扇形波束天线做进一步详细的描述。

根据本发明的盒状扇形波束天线如图1和图2所示，其包括：馈电喇叭1，柱面主反射器2，柱面副反射器3，上、下盖板4，及左、右挡板5。

柱面主反射器2和柱面副反射器3的母线采用卡塞格伦天线形式。柱面主反射器的母线为抛物线，柱面副反射器的母线为双曲线。当然，柱面主反射器2和柱面副反射器3的柱面母线也可采用环焦天线形式，但由于其副瓣电平高，不建议采用。