[发明专利]一种非对称双脊喇叭天线

说明书

本发明提供了一种非对称双脊喇叭天线，采用开放边界结构和中心馈电方式，两个喇叭外壁平行设置，两个喇叭外壁与波导部分形成U型开口的空腔，馈电同轴线部分连接波导部分，位于空腔之外，在喇叭外壁形成的空腔内，两个喇叭外壁的两个内侧分别设有双脊喇叭部分。本发明采用两个不同指数形式作为喇叭天线的双脊结构，使得喇叭天线可以采用中心馈电形式，与传统采用侧馈的对称指数形式的双脊喇叭天线相比，本发明具有较宽的工作带宽和更便于组成阵列天线的优点，同时调节变量更多，便于性能优化和工程调试。

技术领域

本发明涉及天线领域，尤其是一种喇叭天线，设计了一种基于开放边界、具有非对称脊结构的喇叭天线，可以实现喇叭中心馈电的同时展宽天线的阻抗带宽和方向图带宽。

背景技术

喇叭天线具有较宽的方向图和阻抗带宽，较高的增益和辐射效率以及较低的副瓣，其结构简易且易于加工，可以作为反射面的馈源，也可以作为单独天线应用在测试系统或有限扫描阵列中。尤其是在毫米波频段，由于频段高波长短，传统的微带天线不再适合，喇叭天线在军用和民用系统都更加广泛。传统喇叭天线通过加载脊结构降低天线主模的低频截止频率，通过合理设计脊结构的指数形式，达到展宽单模工作带宽的目的。传统脊对称喇叭天线馈电点均为偏馈形式，为了实现天线中心馈电，便于其作为单元组阵后有源组件的布局和结构设计，本发明提出一种非对称双脊喇叭天线，通过设计两个脊结构分别具有不同的指数形式，实现馈电点位于天线短路版中心，同时进一步改善天线的低频匹配特性，获得更宽的工作带宽。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种非对称双脊喇叭天线。本发明为一种具有超宽带性能的双脊喇叭天线，通过设计天线两脊分别具有不同的指数形式的曲线，实现中心馈电，同时改善天线的低频阻抗匹配特性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种非对称双脊喇叭天线，采用开放边界结构和中心馈电方式，如图1所示，包括馈电同轴线部分(1)、波导部分(2)、双脊喇叭部分(3)以及喇叭外壁(4)；其中，两个喇叭外壁(4)平行设置，两个喇叭外壁(4)与波导部分(2)形成U型开口的空腔，馈电同轴线部分(1)连接波导部分(2)，位于空腔之外，在喇叭外壁(4)形成的空腔内，两个喇叭外壁(4)的两个内侧分别设有双脊喇叭部分(3)。

波导部分(2)为一段优化过的矩形双脊波导，波导部分(2)的波导内脊1(21) 和波导内脊2(22)为具有不同尺寸的金属块，通过优化内脊的高度和长度，得到双脊波导不同的特性阻抗，从而实现波导部分与馈电同轴线的良好匹配。

馈电同轴线部分(1)包含同轴线内芯(11)、同轴线外导体(12)及介质套(13)，同轴线内芯(11)外用一层介质套(13)包裹，同轴线外导体(12)与波导部分(2) 的金属短路板(23)直接短路相连；同轴线外导体(12)穿过金属短路板(23)上预留的通孔，直接插进波导内脊1(21)预留的通孔中，从而实现耦合馈电。

双脊喇叭部分(3)的脊分为上脊(32)和下脊(31)，上脊(32)和下脊(31) 分别位于喇叭外壁(4)的内侧，上脊(32)和下脊(31)的曲线部分相对设置，且上脊(32)和下脊(31)具有不同的曲线形式，其中，上脊(32)远离波导部分(2)的一端在喇叭外壁(4)的点到空腔开口边沿的距离为m，m大于0，下脊(31)远离波导部分(2)的一端在喇叭外壁(4)的点延伸至空腔开口边沿，通过不对称脊结构设计，显著提高喇叭天线的工作带宽。

所述上脊(32)和下脊(31)的曲线为指数曲线或三次贝济埃曲线。

所述波导内脊1(21)与下脊(31)相连接。

所述喇叭外壁(4)为具有厚度的金属结构，末端(即U型开口处的喇叭外壁边沿)进行斜角切削处理。