[实用新型]双极化斜波束波导缝隙阵列天线

说明书

技术领域

本实用新型属于平板天线技术领域，具体涉及一种双极化斜波束波导缝隙阵列天线。

背景技术

平板天线广泛应用于机载、舰载、车载等移动通信领域，为满足移动载体对风阻的要求及车载外观的美观度要求，要求平板天线低剖面、小型化。低剖面平板天线实现形式有全波导结构及微带阵列两种，在Ku波段，全波导结构效率高，微带阵列天线的损耗较大，特别在布阵及贴片的输入阻抗较大（200Ω）时，微带线很窄的情况下，损耗更大，制造成本偏高，故微带阵列结构不利于采用；地球同步卫星上的信号多采用线极化传送方式，既有水平极化也有垂直极化，由于赤道上空的卫星经纬度与接收地经纬度一般并不相同，所以卫星发出的水平或垂直极化波到达接收地后极化方向会发生变化，双极化斜波束天线要实现极化跟踪，其两个极化的波束指向必须基本一致，这样才能保证两个极化接收的幅度基本一致，可以通过后端的电路实现极化跟踪。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型提出一种宽频带、低剖面、小体积的双极化斜波束波导缝隙阵列天线。

具体的技术方案如下：

双极化斜波束波导缝隙阵列天线包括一个以上的单元阵列天线；所述单元阵列天线由水平极化线阵和垂直极化线阵组成；所述水平极化线阵包括两根平行放置的水平极化单脊波导1和水平极化馈线网络11，垂直极化线阵包括两根平行放置的垂直极化单脊波导2和垂直极化馈线网络12；所述水平极化线阵和垂直极化线阵平行交错放置，两根水平极化单脊波导1位于上层，两根垂直极化单脊波导2位于下层，形成双极化单元阵列天线；所述水平极化单脊波导1具有宽边V字形辐射缝隙3，相邻的V字形辐射缝隙3等间距排列；垂直极化单脊波导2具有宽边U字形辐射缝隙4，相邻的U字形辐射缝隙4等间距排列；所述单元阵列天线能够实现固定波束倾斜角，且波束倾斜角与单元间距无关；所述固定波束倾斜角为45°。

本实用新型的有益技术效果体现在以下方面：

1.本实用新型利用两种脊波导缝隙天线辐射单元实现低剖面、双极化，同时实现固定波束倾斜角为45°的全波导结构平板天线。

全波导结构主要有矩形波导和脊波导两种。实现跟踪地球同步卫星所需的固定波束倾斜的双极化波导缝隙天线，传统做法一般采用矩形波导窄边缝隙及波导宽边纵缝两种缝隙实现双极化，但是传统波导缝隙行波阵最大辐射方向为                                                ，栅瓣抑制条件满足，这类传统波导缝隙天线，其波束倾斜角与单元间距有关，为抑制栅瓣，必须选择d<lg/2，即波束倒向馈电端的情况，同时选择lg/l比较小，即截止波长远离工作波长的情形，为防止高频TE₂₀模进入，因此lg/l这个数值也是受限的，一般不能超过1.25，这时指向角偏离法向越多，单元间距越小，偏离45°，单元间距约为0.33l₀，对于垂直极化的偏置缝来说，缝谐振的长度大于单元间距，只有偏离的方向不一致才不会干涉。此外间距的减小，使得同样数目的缝隙的口径缩小，给设计带来一定的难度。本实用新型提出一种单脊波导形式的斜波束双极化波导缝隙平板天线，指向角度只与自由空间波长和波导波长相关，与单元间距无关。一般情况下，单元间距的选择只与扫描最大角度时不出现栅瓣的单元间距限制有关，特别若采用一些方法使得缝隙单元的方向图指向也发生倾斜，那么还可以继续增大单元间距，只需要单元方向图的零点与栅瓣出现的角度基本一致就可以有效抑制栅瓣。

本实用新型所述的辐射波导横截面为凹形的单脊波导结构。平板天线辐射单元采用两种形式的脊波导缝隙天线实现双极化，且两种脊波导上下交错放置。辐射波导水平放置，垂直极化采用脊波导宽边偏置缝，水平极化采用倒置的脊波导的宽边V字形辐射缝隙。双极化可以跟踪斜极化，要求两个极化波束指向基本一致，因此本实用新型所述天线从同一个方向端馈。本实用新型所述天线的斜波束指向角与单元间距无关，避免栅瓣的前提下，优选合适的脊波导尺寸，使得为45°时，即可实现天线波束指向角45°，增加了设计灵活性，实际上这个时候，截止波长和波导波长都为自由空间波长的1.414倍，从波导传输带宽来说，正位于传输带宽的中间，可以获得很好的带宽性能。

2两种脊波导缝隙天线辐射单元