[实用新型]基于单脊蛇形波导的频相混合电扫双缝阵列天线

说明书

技术领域

本实用新型属于雷达天线技术领域，具体涉及一种频相混合电扫的脊波导双缝阵列天线，尤其涉及由多根单脊蛇形波导双缝阵列天线并列组成的两维电扫阵列天线。

背景技术

波导缝隙天线因其低损高增益、低剖面和结构稳定等优良特性而在通讯和雷达领域得到了广泛的应用。波导缝隙的形式多种多样，常用的有宽边偏置缝隙、窄边倾斜缝隙、脊波导双缝等。但是由于金属波导尺寸和缝隙辐射原理的限制，缝隙波导阵往往只能在一个面上进行电扫，这就大大限制了波导缝隙阵列的应用范围。

相控阵因其高数据率、快捷而精确的波束转换能力等优点在军事上等到了广泛的应用，但是由于其高昂的成本，因此其应用领域受了非常大的限制。为了能够将相控阵的成本降低，使其优越的性能能够发挥出更大的价值，因此发展出了各种各样的方案，如Rotman透镜，铁氧体体移相器等。

上述提到的廉价的方案，都有各种各样的问题，如结构复杂、损耗大以及性能不稳定等。

发明内容

本实用新型旨在突破原缝隙阵列天线只能在一个维度进行电扫描的限制，提供一种廉价的可以进行两维电扫的性能稳定的波导缝隙阵列天线。

本实用新型提供的波导缝隙阵列天线，是基于单脊蛇形波导的频相混合电扫双缝阵列天线，其主体结构为一根蛇形单脊波导管，波导管的两端都开路；蛇形单脊波导管通过法兰与同轴波导适配器连接，一端通过同轴线进行馈电，另一端则接匹配负载；

所述的蛇形单脊波导管，由陡变的折叠部分和缓变得折叠部分组合而成，陡变折叠部分构成波导管上半部的结构，而缓变折叠部分则构成波导管下半部的结构；

在陡变折叠部分的脊边上开有双缝，双缝之间的倾斜角度相同，而双缝内的倾斜角度则相反。

所述同轴波导适配器按切比雪夫四节匹配的方式设计。

所述法兰在垂直于波导线的方向与脊波导的尺寸一样，并沿波导线方向进行扩展。这是为了使并列放置的蛇形单脊波导缝隙阵之间的距离尽可能的小，以增大阵列沿波导线方向的扫描角度；在沿波导线方向法兰的尺寸要比脊波导的尺寸大，这是为了将同轴波导转换段与主体结构稳定的连接在一块。

所述陡变折叠部分由两段竖直方向的脊波导、两段四分之一圆弧和一段水平方向的脊波导组成，陡变折叠部分的竖直脊波导之间共用一波导壁，这是为了尽量减小沿波导线方向的缝隙之间的距离，使得频扫的角度可以最大；而采用陡变折叠结构的设计是为了尽量减小由于不连续部分产生的高阶模式对辐射方向图的影响，另外这样的结构设计也是为了降低天线阵列的回波损耗。

所述缓变折叠部分由两端曲率半径较大的弧线组成，这是为了尽可能的利用折叠波导线下方的空间，尽量的减小整体结构的厚度。

所述双缝开在陡变折叠部分的脊边上，双缝内的两个缝隙之间倾斜的角度相反，这是因为脊边上的电流方向相反；双缝之间的倾斜角度相同，这是为了防止没有衰减完全的高阶模式对辐射方向图产生影响；双缝所在脊边加厚，以提高结构的稳定性并且使缝隙共振。

其中，同轴波导适配器端部设有同轴接口，该同轴接口可以直接插拔，不需要额外的电连接措施，通过螺丝与同轴波导过渡段机械连接在一块。

本实用新型是基于单脊蛇形波导的频相混合电扫双缝阵列天线，既可以单独工作，在波导线方向进行频率扫描，在垂直于波导线方向不扫描；也可以将多根单脊波导缝隙阵并列放置组成一个大阵，在沿波导线方向进行频率扫描，而在垂直于波导线的方向则通过移相器来控制波束扫描。

本实用新型的有益效果：通过在一个维度上用频率扫描，在另一个维度上用移相器扫描的混合两维电扫模式代替原来的两维均通过移相器来控制波束扫描的模式，可以让阵列中T/R组件的数量减少到原来的几十到几百分之一，从而大大降低阵列的成本；由于全阵列均采用金属波导的结构，所以与传统的体移相器阵列相比，本实用新型的损耗更低，结构更简单，性能更稳定；另外由于免去了庞大数量的移相器，以及传统体移相器额外的附加架构，本阵列运输、安装、维护更方便，成本也更低。

附图说明

图1为单根蛇形脊波导双缝阵列的结构示意图。

图2为双缝示意图。

图3为脊波导结构示意图。

图4为多根蛇形单脊波导缝隙阵列并列放置组成一个大阵的示意图。

图5为不同频率下单根脊波导双缝阵的仿真方向图。

图6为不同频率下的电压驻波比。

图中标号：1为同轴接口，2为同轴波导适配器，3为法兰，4为双缝，5为陡变折叠部分，6为缓变折叠部分，7为脊波导共壁段，8为蛇形单脊波导线。