[发明专利]一种宽频带间隙波导阵列天线

权利要求书

1.一种宽频带间隙波导阵列天线，包括按照从上到下顺序层叠的辐射层和馈电层，所述的馈电层用于将单路TE10模转化为多路功率相同且相位相同的TE10模信号，并将多路TE10模信号传输到所述的辐射层，所述的辐射层用于将来自所述的馈电层的多路TE10模信号辐射到自由空间，其特征在于所述的辐射层包括按照从上到下顺序排布的辐射单元子阵层、第一间隙波导耦合层和第二间隙波导耦合层，所述的辐射单元子阵层包括第一平板以及设置在所述的第一平板上的辐射阵列，所述的第一平板为矩形板，所述的辐射阵列由16个辐射单元按照4行×4列的方式分布形成，每个所述的辐射单元分别包括开设在所述的第一平板上的由上到下层叠的第一矩形腔和第二矩形腔，所述的第一矩形腔的前侧壁与所述的第二矩形腔的前侧壁位于同一平面，所述的第一矩形腔的后侧壁与所述的第二矩形腔的后侧壁位于同一平面，所述的第一矩形腔的左侧壁到其右侧壁的距离大于所述的第二矩形腔的左侧壁到其右侧壁的距离，所述的第一矩形腔的上侧壁与所述的第一平板的上侧壁齐平，所述的第二矩形腔的下侧壁与所述的第一平板的下侧壁齐平，所述的第一矩形腔与所述的第二矩形腔的中心位于同一条直线上，将该直线作为所述的辐射单元的中心线，如果所述的辐射单元绕其中心线逆时针旋转45度，第一矩形腔的前侧壁所在平面将会与所述的第一平板的前侧壁所在平面平行；所述的第一间隙波导耦合层内部具有第一空气腔，能够将送入其内的能量耦合到所述的第一空气腔中后再将能量均分为两路，有效地抑制交叉极化后均匀耦合到所述的辐射阵列中，所述的辐射阵列旋转45度，能使天线的电场方向旋转45度，从而优化E面和H面的方向图，实现低副瓣；所述的第二间隙波导耦合层内部具有第二空气腔，能够将送入其内的能量均匀耦合到所述的第二空气腔中后分为四路幅度和相位保持一致的能量送入所述的第一间隙波导耦合层中；所述的馈电层具有第三空气腔，当能量输入所述的馈电层后，沿着所述的第三空气腔进行传播，并均匀地分成两路幅度和相位保持一致的能量分别送入所述的第二间隙波导耦合层；

所述的第一间隙波导耦合层包括第一矩形金属板、第一矩形金属接地板和设置在所述的第一矩形金属板和所述的第一矩形金属接地板之间的第一间隙波导结构，所述的第一矩形金属板的上侧壁与所述的第一平板的下侧壁完全重合连接，所述的第一矩形金属板上开设有16个第三矩形腔，16个所述的第三矩形腔按照4行×4列的方式分布，每个所述的第三矩形腔的上侧壁与所述的第一矩形金属板的上侧壁齐平，每个所述的第三矩形腔的下侧壁与所述的第一矩形金属板的下侧壁齐平，16个所述的第三矩形腔与16个所述的辐射单元中的第二矩形腔一一对应连通，且相对应的一个第三矩形腔和一个第二矩形腔中，第三矩形腔的前侧壁与第二矩形腔的前侧壁位于同一平面，第三矩形腔的后侧壁与第二矩形腔的后侧壁位于同一平面，第三矩形腔的左侧壁与第二矩形腔的左侧壁位于同一平面，第三矩形腔的右侧壁与第二矩形腔的右侧壁位于同一平面，所述的第一矩形金属接地板位于所述的第一矩形金属板下方且两者之间具有一段距离，所述的第一矩形金属接地板上开设有8个第四矩形腔，每个所述的第四矩形腔的上侧壁与所述的第一矩形金属接地板的上侧壁齐平，每个所述的第四矩形腔的下侧壁与所述的第一矩形金属接地板的下侧壁齐平，8个所述的第四矩形腔按照2行×4列的方式间隔分布形成，每个所述的第四矩形腔的前侧壁所在平面与所述的第一矩形金属接地板的前侧壁所在平面平行，且位于第1行的4个所述的第四矩形腔的前侧壁所在平面与所述的第一矩形金属接地板的前侧壁所在平面之间的距离等于位于第2行的4个所述的第四矩形腔的后侧壁所在平面与所述的第一矩形金属接地板的后侧壁所在平面之间的距离，位于第1列的2个所述的第四矩形腔的左侧壁所在平面与所述的第一矩形金属接地板的左侧壁所在平面之间的距离等于位于第4列的2个所述的第四矩形腔的右侧壁所在平面与所述的第一矩形金属接地板的右侧壁所在平面之间的距离；

所述的第二间隙波导耦合层包括第二矩形金属板、第二矩形金属接地板和设置在所述的第二矩形金属板和所述的第二矩形金属接地板之间的第二间隙波导结构，第二矩形金属板的上侧壁与所述的第一间隙波导耦合层中的第一矩形金属接地板的下侧壁完全重合连接，所述的第二矩形金属板上开有8个第五矩形腔，8个所述的第五矩形腔按照2行×4列的方式分布形成，每个所述的第五矩形腔的上侧壁与所述的第二矩形金属板的上侧壁齐平，每个所述的第五矩形腔的下侧壁与所述的第二矩形金属板的下侧壁齐平，8个所述的第五矩形腔与8个所述的第四矩形腔一一对应连通，且相对应的一个第五矩形腔和一个第四矩形腔中，第五矩形腔的前侧壁与第四矩形腔的前侧壁位于同一平面，第五矩形腔的后侧壁与第四矩形腔的后侧壁位于同一平面，第五矩形腔的左侧壁与第四矩形腔的左侧壁位于同一平面，第五矩形腔的右侧壁与第四矩形腔的右侧壁位于同一平面，所述的第二矩形金属接地板上开有2个第六矩形腔，两个所述的第六矩形腔按照1行×2列的方式分布形成，每个所述的第六矩形腔的前侧壁与所述的第二矩形金属接地板的前侧壁平行，每个所述的第六矩形腔的上侧壁与所述的第二矩形金属接地板的上侧壁齐平，每个所述的第六矩形腔的下侧壁与所述的第二矩形金属接地板的下侧壁齐平，每个所述的第六矩形腔内部分别设置有第一矩形脊和第二矩形脊，所述的第一矩形脊的前侧壁与所述的第六矩形腔的前侧壁贴合连接，所述的第一矩形脊的左侧壁到所述的第六矩形腔的左侧壁的距离等于所述的第一矩形脊的右侧壁到所述的第六矩形腔的右侧壁的距离，所述的第二矩形脊的后侧壁与所述的第六矩形腔的后侧壁贴合连接，所述的第二矩形脊的左侧壁到所述的第六矩形腔的左侧壁的距离等于所述的第二矩形脊的右侧壁到所述的第六矩形腔的右侧壁的距离，所述的第一矩形脊和所述的第二矩形脊沿左右方向的长度相等，沿前后方向的长度也相等，所述的第一矩形脊和所述的第二矩形脊沿前后方向的长度之和小于所述的第六矩形腔沿前后方向的长度，所述的第一矩形脊和所述的第二矩形脊的上侧壁均与所述的第六矩形腔的上侧壁齐平，所述的第一矩形脊和所述的第二矩形脊的下侧壁均与所述的第六矩形腔的下侧壁齐平；

所述的馈电层包括第三矩形金属板、第三矩形金属接地板和设置在所述的第三矩形金属板和所述的第三矩形金属接地板之间的第三间隙波导结构，所述的第三矩形金属板的上侧壁与所述的第二间隙波导耦合层中的第二矩形金属接地板的下侧壁完全重合连接，所述的第三矩形金属板上开有2个第七矩形腔，2个所述的第七矩形腔按照1行×2列的方式分布形成，每个所述的第七矩形腔的上侧壁与所述的第三矩形金属板的上侧壁齐平，每个所述的第七矩形腔的下侧壁与所述的第三矩形金属板的下侧壁齐平，每个所述的第七矩形腔内部分别设置有第三矩形脊和第四矩形脊，所述的第三矩形脊的前侧壁与所述的第七矩形腔的前侧壁贴合连接，所述的第三矩形脊的左侧壁到所述的第七矩形腔的左侧壁的距离等于所述的第三矩形脊的右侧壁到所述的第七矩形腔的右侧壁的距离，所述的第四矩形脊的后侧壁与所述的第七矩形腔的后侧壁贴合连接，所述的第四矩形脊的左侧壁到所述的第七矩形腔的左侧壁的距离等于所述的第四矩形脊的右侧壁到所述的第七矩形腔的右侧壁的距离，所述的第三矩形脊和所述的第四矩形脊沿左右方向的长度相等，沿前后方向的长度也相等，所述的第三矩形脊和所述的第四矩形脊沿前后方向的长度之和小于所述的第七矩形腔沿前后方向的长度，所述的第三矩形脊和所述的第四矩形脊的上侧壁均与所述的第七矩形腔的上侧壁齐平，所述的第三矩形脊和所述的第四矩形脊的下侧壁均与所述的第七矩形腔的下侧壁齐平；2个所述的第七矩形腔与2个所述的第六矩形腔一一对应连通，且相对应的一个第七矩形腔和一个第六矩形腔中，第七矩形腔的前侧壁与第六矩形腔的前侧壁位于同一平面，第七矩形腔的后侧壁与第六矩形腔的后侧壁位于同一平面，第七矩形腔的左侧壁与第六矩形腔的左侧壁位于同一平面，第七矩形腔的右侧壁与第六矩形腔的右侧壁位于同一平面，第三矩形脊的左侧壁与第一矩形脊的左侧壁位于同一平面，第三矩形脊的右侧壁与第一矩形脊的右侧壁位于同一平面，第三矩形脊的后侧壁与第一矩形脊的后侧壁位于同一平面，第二矩形脊的左侧壁与第四矩形脊的左侧壁位于同一平面，第二矩形脊的右侧壁与第四矩形脊的右侧壁位于同一平面，第二矩形脊的前侧壁与第二矩形脊的前侧壁位于同一平面。