[发明专利]一种矩形槽波导喇叭天线

说明书

本发明公开一种矩形槽波导喇叭天线，包括相互平行且位置相对的上导体板和下导体板，上导体板和下导体板的两侧边通过介质支撑块支撑并固定，在上导体板的中部向上外凸设置上凸部，在下导体板上对应上凸部外凸设置下凸部；上凸部与下凸部匹配形成矩形槽波导和喇叭天线，矩形槽波导与喇叭天线过渡连接；在上凸出部和下凸出部内设置匹配介质，匹配介质一端在矩形槽波导内，另一端在喇叭天线内。本发明的有益效果在于采用了槽波导作为微波信号的传输线，可传输较大的功率；实现了矩形槽波导结构形式的喇叭天线；在矩形槽波导与喇叭天线的连接位置附近利用填充介质改善了该处的匹配状况，降低了反射系数，从而增强了有效的电磁波辐射。

技术领域

本发明涉及矩形槽波导喇叭天线技术领域，特别工作在毫米波、亚毫米波频率范围内的微波发射和接收装置。

背景技术

在毫米波段，同轴线、微带传输线的传输损耗显著增加，多采用波导传输线，如矩形波导和圆波导等，但它们的口径尺寸随频率增加明显缩小，功率容量小且频率高端损耗也明显增加，功率容量受到限制。1952年Tischer.F.J第一次提出了槽波导的概念，70年代后期，Haris等人研制出一些矩形槽波导的元件，随后圆形及其它截面形状的槽波导也相继出现。在毫米波及亚毫米波段，矩形波导的尺寸较小，增加了加工的难度，其传输损耗也随频率升高迅速增大，槽波导与矩形波导相比，它衰减小、色散低、功率容量高、加工方便，为毫米波及亚毫米波器件设计提供了一个选择方向。

喇叭天线是一种应用广泛的微波天线，它的结构简单功率容量大，矩形槽波导喇叭天线是由矩形槽波导在终端处逐张开外延形成的喇叭口。矩形槽波导喇叭天线也拥有矩形槽波导的特点，如频带宽、衰减小等，可以作为初级辐射器或次级辐射器使用。矩形槽波导终端张开形成了喇叭天线，合理调整喇叭口的张角，可以控制喇叭的辐射特性，喇叭口的方向可以形成较好的电磁波定向辐射。但是，在口径张开的位置矩形槽波导的尺寸发生了变化，存在着结构不连续的现象，存在严重的电磁波反射；喇叭口的终端面，电磁波从开口处向外辐射，喇叭与外空间的阻抗不匹配，同样存在严重的电磁波反射。因此喇叭尺寸变化的不连续及开口端面的反射问题，也是喇叭天线研究的课题之一。

发明内容

本发明要解决的问题，在于现有的矩形槽波导喇叭天线在口径张开的位置处矩形槽波导的尺寸发生变化，存在电磁波反射；喇叭口的终端面亦存在严重的电磁波反射的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供的矩形槽波导喇叭天线包括相互平行且位置相对的上导体板和下导体板，上导体板和下导体板的两侧边通过介质支撑块支撑并固定，在上导体板的中部向上外凸设置上凸部，在下导体板上对应上凸部外凸设置下凸部；上凸部与下凸部匹配形成矩形槽波导和喇叭天线，矩形槽波导与喇叭天线过渡连接，矩形槽波导与介质支撑块平行；在上凸出部和下凸出部内设置匹配介质，匹配介质一端在矩形槽波导内，另一端在喇叭天线内，所述匹配介质至少一块，每块匹配介质之间设有间隙。

本发明从结构上可以看成是两个部分构成：矩形槽波导和喇叭天线。矩形槽波导传输线是天线的馈线部分，将发射的微波能量传输至喇叭天线。矩形槽波导喇叭天线是在矩形槽波导基础上，由矩形槽波导在终端处逐张开外延形成的喇叭口，矩形槽波导与喇叭天线之间的分界面上，因结构变化而造成了阻抗变化，结构不连续会引起电磁波的反射；在矩形槽波导和喇叭天线内添加匹配介质，用于调节该处的阻抗匹配，减小电磁波的反射。

进一步地，本发明矩形槽波导喇叭天线还包括端面覆盖介质，端面覆盖介质盖于喇叭天线的信号输出端的端面上。灰尘杂质通过喇叭口进入系统会带来的众多未知的干扰和影响，甚至损坏天线系统，端口面覆盖介质位于槽波导喇叭口的端面上，可以将喇叭口封闭，保证系统的工作稳定，同时也有一定的阻抗匹配作用。端面覆盖介质也可小于喇叭天线输出端面的大小。

上述介质支撑块、匹配介质和端面覆盖介质的介电常数为2～5。