[发明专利]一种圆极化波导缝隙天线及其设计方法

说明书

本发明公开了一种圆极化波导缝隙天线及其设计方法。圆极化波导缝隙天线包括为中空金属波导管的金属波导管，在沿金属波导管延伸方向的同一侧面上设有平行的两排靠背波导壁，同排上的靠背波导壁间隔设置。每个靠背波导壁上开设有一对横向直缝隙，每对横向直缝隙切割入靠背波导壁两侧的波导壁。在同排的靠背波导壁上，相邻两个靠背波导壁之间开设有一个纵向直缝隙，两排纵向直缝隙偏离金属波导管的中心线。同排上、或两排之间的纵向直缝隙与成对的横向直缝隙均间隔设置。两排纵向直缝隙的中心和相应一对的横向直缝隙的中心处于金属波导管呈“L”的形同一横截面内。本发明还供开圆极化波导缝隙天线的设计方法。

技术领域

本发明涉及一种天线及其设计方法，尤其涉及一种圆极化波导缝隙天线及其设计方法。

背景技术

近些年来，随着卫星通讯的广泛应用，接收卫星广播通讯的天线系统得到了快速的发展，诸如用于直播卫星(DBS)通讯系统，需要低轮廓、高效率的天线系统，以提高系统的G/T值(G为天线系统的增益；T为天线系统的噪声温度)，来增加天线与卫星通讯的数据率；并且，天线的有效孔径受天线扫描体积的限制，对于给定的扫描体积，低轮廓天线可以得到最大的系统增益，从而提高整个系统的G/T值。

波导缝隙天线阵由于其高效、易于幅相控制、加工简单等因素得以大量应用，特别是雷达系统。波导缝隙天线阵有行波阵和驻波阵(谐振阵)两种，波导行波阵带宽较宽、有频扫特性，但其效率较低，适合做大型平面阵列；驻波阵效率高、带宽较窄，适合做小型平面阵列。

对于接收卫星直播通讯的天线系统来说，一般安装在飞机上或汽车顶部，因此这些天线系统都具有很好的机动性，从而对于这些天线的要求也就比较高，比如：小型化、低轮廓、低损耗、高增益等。为了减少天线系统的高度，天线一般设计为平面阵列天线，因此波导缝隙天线阵得到了很好的应用。

商业卫星通讯系统中，卫星接收和发射的信号都是圆极化波，这样无论雷达和卫星成什么夹角，都不会引起交叉极化分量。也就是说卫星接收和发射圆极化波，不会引起极化的失配从而引起数据传输的效率的降低。

美国现有矩形波导宽边中心开“X”缝隙的漏波天线和低损耗低轮廓双极化波导月牙缝隙天线阵，但这两种圆极化天线都是波导行波天线，存在工作宽带内波束指向色散、效率低等问题。

现有的脊波导宽边横向直缝隙天线(张洪涛，汪伟，齐美清，专利号201110356616.9)、脊波导倾斜缝隙对天线(汪伟，张洪涛，齐美清等，专利号：200910184962.6)、宽带双L形波导窄边缝隙天线阵(汪伟，金剑等，专利号：200720042499.8)和一种宽带单脊波导宽边纵缝驻波天线(金剑，汪伟等，专利号：200620169079.1)中，各天线均为脊波导单线极化天线。

现有技术中还有一种圆极化波导驻波天线(张洪涛，汪伟，专利号：200910185457.3)，其包含了馈电波导和开口波导两层结构，结构上较为复杂，天线厚度较厚，并且圆极化带宽较窄。

现有技术中还有一种圆极化天线(汪伟，齐美清，张洪涛等，专利号：201310454644.3)，其采用单脊波导中开设两种辐射缝隙：倾斜缝隙对和纵向直缝隙，从而形成圆极化天线，但是这种圆极化天线由于受现实加工工艺的限制，该种圆极化天线在毫米波段很难加工实现。现有技术中的天线结构较为复杂、且工作效率较低，无法满足日益发展的军事化要求。

发明内容

本发明旨在提供一种具有良好的宽频带特征，结构简单，便于单独组成大型平面阵的圆极化波导缝隙天线及其设计方法，用以解决现有技术中天线结构较为复杂、且工作效率较低，无法满足日益发展的通信和雷达系统需求的问题。