[发明专利]能实现一维大角度波束扫描的波导终端开缝天线阵列

说明书

本发明公开了能实现一维大角度波束扫描的波导终端开缝天线阵列，包括如下步骤：本天线阵列采用子阵化设计思想，以波导终端开缝结构作为基本辐射单元，天线的馈电网络根据需求，利用T型功分器和π型功分器设计成包括串联、并联，串联和并联在内的不同的馈电网络方式，以1*8单元天线子阵为基础进行周期性排列，每根天线子阵由一个输入端口控制，1*8单元天线子阵由下层的馈电网络和上层的辐射波导、辐射缝组成，下层馈电网络设有一个T型功分器和四个π型功分器构成，每个π型功分器向上连接两个辐射波导。通过在波导终端进行开缝，实现波导缝隙天线阵固有高效率同时，有效减少阵元间间距，实现天线大角度扫描以及缩小天线阵的尺寸。

技术领域

本发明涉及波导缝隙天线技术领域，具体为能实现一维大角度波束扫描的波导终端开缝天线阵列。

背景技术

波导缝隙天线具有结构紧凑，功率容量大，口径效率高等特点，相比较其他天线类型，在卫星通信、航空航天方面有着不可替代的优势。它是在波导壁上按一定规律开细长的裂缝，通过切断波导壁上的电流通路，使缝隙受到激励，波导中传输的电磁波通过缝隙向自由空间中辐射而形成的口径天线。

为了提高天线阵的波束扫描范围，需要减少天线单元间的间距来消除大角度扫描时方向图的栅瓣。

对于传统的矩形波导宽边开缝天线，受限于波导宽边的长度，两个天线缝隙之间的距离往往会在0.7倍波长的数量级上，过大的阵元间距会导致天线在大角度扫描的情况下出现栅瓣，为了减小阵元间距，在低频段时，往往会通过波导加脊的方法来降低波导宽边尺寸，从而能够使天线阵达到更小的阵元间距。

矩形波导窄边开缝一般有两种方式，是开倾斜缝隙、另是开纵向缝隙，对于波导窄边开斜缝天线阵，由于缝隙倾斜会引起较高的交叉极化电平,通常要在阵面上采用缝隙倒置法等相应的抑制措施。并且当天线扫描角较大时,采用相邻波导缝隙倒置法其交叉极化瓣仍在实空间出现,这就需要多种方法结合来克服这一缺点。当开纵向缝隙时，由于波导壁电流的特性，阵元间距固定为一个波导波长，在进行天线阵相位扫描时，由于阵元间距过大，会出现栅瓣问题。应对阵元间距过大的的问题，可以通过将一对切角矩形金属膜片置于波导窄边缝隙的两边，来实现波导窄边非倾斜缝隙的设计，并实现了0.5倍波导波长的阵元间距，具体的设计思路请见文献【汪伟,金剑,钟顺时.宽频带膜片激励波导窄边非倾斜缝隙阵天线[J].微波学报,2005,21(05):30-33+45】。

波导缝隙天线加工有许多方法，可以采用线切割或者数控机床技术对天线结构进行切割，再用真空钎焊或者扩散焊技术对天线进行整体的焊接。但因为目前加工精度的问题，钻头的尺寸一般在0.5mm，一旦涉及到高频段的波导缝隙天线阵，对天线的整体结构有着很高的要求。另外，对于波导窄边开斜缝或者横缝的天线阵来说，受限于波导窄边的宽度，辐射缝隙需要跨接于波导窄边和宽边之间,这种结构一般适用于低频单列天线阵，如要组成高频段大规模天线阵，很难对其进行加工。而对于采用在脊波导宽边开缝的天线，在高频段，波导上的脊会变得非常的薄，对加工精度和材料的强度有着极为苛刻的要求。

波导缝隙天线阵的馈电网络往往分为并联馈电，串联馈电以及串并联馈电三种。利用并联馈电网络，在任何频率下的电磁波从天线阵馈电端口到达每一个天线辐射缝的行程是一样的，有利于提升整个天线阵的带宽，但同时造成了整个天线阵馈电网络的高度变高，设计的复杂也进一步上升。而串联馈电网络则结构简单，在中心频率下，电磁波从天线阵馈电端口到达每一个天线辐射缝的行程是相差n倍的波导波长(n为正整数)，不利于设计成宽频带天线阵。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了能实现一维大角度波束扫描的波导终端开缝天线阵列，解决了背景技术的部分技术问题。