[发明专利]一种全金属超宽带CTS天线

权利要求书

1.一种全金属超宽带CTS天线，包括按照从上到下顺序设置的辐射层、线源发生器层、背腔功分器层和平面单脊功分器层，其特征在于所述的平面单脊功分器层用于接收TE10模并将TE10模等分传输至所述的背腔功分器层，所述的背腔功分器层用于传输TE10模并将TE10模馈电至所述的线源发生器层，以激励所述的线源发生器层，所述的线源发生器层用于将馈电至其处的TE10模转换为准TEM模后进行传输，并最终将该准TEM模耦合至所述的辐射层，所述的辐射层用于将传输至其处的准TEM模辐射向自由空间，所述的平面单脊功分器层、所述的背腔功分器层和所述的线源发生器层构成宽带馈电网络，用于向所述的辐射层馈送准TEM模；所述的辐射层包括第一金属板和设置在所述的第一金属板上的CTS辐射缝组，所述的CTS辐射缝组由与所述的第一金属板垂直的8条CTS辐射缝组成，8条CTS辐射缝照从前往后顺序等间隔排布，任意相邻两条CTS辐射缝之间的间距为9mm，每条所述的CTS辐射缝的宽度为6.5mm，8条所述的CTS辐射缝分别通过在所述的第一金属板上开设镂空的T型截面空气槽实现；

所述的线源发生器层包括第二金属板和设置在所述的第二金属板上的8个结构尺寸相同的线源发生器，所述的第二金属板位于所述的第一金属板的下方，8个所述的线源发生器与8条所述的CTS辐射缝一一对应连接，8个所述的线源发生器分别通过在所述的第二金属板上开槽实现，且8个所述的线源发生器分别采用基于多端口激励的PPW结构实现；将8个所述的线源发生器分别称为第一线源发生器、第二线源发生器、第三线源发生器、第四线源发生器、第五线源发生器、第六线源发生器、第七线源发生器和第八线源发生器；

所述的背腔功分器层包括第三金属板和设置在所述的第三金属板上的4个背腔功分器组，4个所述的背腔功分器组按照从左往右顺序等间隔排布，每个所述的背腔功分器组分别由按照从前往后顺序等间隔排布的4个1分4背腔功分器组成，每个所述的1分4背腔功分器均采用单脊波导构成，并通过在所述的第三金属板上开槽实现，每个所述的1分4背腔功分器分别具有1个输入端口和4个输出端口，将该4个1分4背腔功分器分别称为第一1分4背腔功分器、第二1分4背腔功分器、第三1分4背腔功分器和第四1分4背腔功分器，将4个所述的背腔功分器组分别称为第一背腔功分器组、第二背腔功分器组、第三背腔功分器组和第四背腔功分器组，所述的第一背腔功分器组中第一1分4背腔功分器的第1个和第2个输出端口、第二1分4背腔功分器的第1个和第2个输出端口、第三1分4背腔功分器的第1个和第2个输出端口和第四1分4背腔功分器的第1个和第2个输出端口均与所述的第一线源发生器连接；所述的第一背腔功分器组中第一1分4背腔功分器的第3个和第4个输出端口、第二1分4背腔功分器的第3个和第4个输出端口、第三1分4背腔功分器的第3个和第4个输出端口和第四1分4背腔功分器的第3个和第4个输出端口均与所述的第二线源发生器连接，所述的第二背腔功分器组中第一1分4背腔功分器的第1个和第2个输出端口，第二1分4背腔功分器的第1个和第2个输出端口，第三1分4背腔功分器的第1个和第2个输出端口和第四1分4背腔功分器的第1个和第2个输出端口均与所述的第三线源发生器连接，所述的第二背腔功分器组中第一1分4背腔功分器的第3个和第4个输出端口，第二1分4背腔功分器的第3个和第4个输出端口，第三1分4背腔功分器的第3个和第4个输出端口和第四1分4背腔功分器的第3个和第4个输出端口均与所述的第四线源发生器连接，所述的第三背腔功分器组中第一1分4背腔功分器的第1个和第2个输出端口，第二1分4背腔功分器的第1个和第2个输出端口，第三1分4背腔功分器的第1个和第2个输出端口和第四1分4背腔功分器的第1个和第2个输出端口均与所述的第五线源发生器连接，所述的第三背腔功分器组中第一1分4背腔功分器的第3个和第4个输出端口，第二1分4背腔功分器的第3个和第4个输出端口，第三1分4背腔功分器的第3个和第4个输出端口和第四1分4背腔功分器的第3个和第4个输出端口均与所述的第六线源发生器连接，所述的第四背腔功分器组中第一1分4背腔功分器的第1个和第2个输出端口，第二1分4背腔功分器的第1个和第2个输出端口，第三1分4背腔功分器的第1个和第2个输出端口和第四1分4背腔功分器的第1个和第2个输出端口均与所述的第七线源发生器连接，所述的第四背腔功分器组中第一1分4背腔功分器的第3个和第4个输出端口，第二1分4背腔功分器的第3个和第4个输出端口，第三1分4背腔功分器的第3个和第4个输出端口和第四1分4背腔功分器的第3个和第4个输出端口均与所述的第八线源发生器连接；

所述的平面单脊功分器层包括第四金属板、设置在所述的第四金属板上的标准同轴端口和设置在所述的第四金属板上的1个1分16单脊功分器，所述的第四金属板位于所述的第三金属板的下方，所述的1分16单脊功分器为等幅同相功分器；所述的1分16单脊功分器具有1个输入端口和16个输出端口，所述的标准同轴端口和所述的1分16单脊功分器的输入端口通过一个3阶扩口阻抗变换器相连接，所述的1分16单脊功分器通过在所述的第四金属板上开槽实现，所述的1分16单脊功分器由4个1分4单脊功分器构成，每个1分4单脊功分器分别具有1个输入端口和4个输出端口，4个1分4单脊功分器的输入端口连接且其连接端作为所述的1分16单脊功分器的输入端口，4个1分4单脊功分器的4个输出端口，共计16个输出端口，作为所述的1分16单脊功分器的16个输出端口；每个1分4单脊功分器的输出端口均为矩形波导转接口，将4个1分4单脊功分器分别称为第一1分4单脊功分器、第二1分4单脊功分器、第三1分4单脊功分器和第四1分4单脊功分器，所述的第一1分4单脊功分器的4个输出端口与所述的第一背腔功分器组中4个1分4背腔功分器的输入端口一一对应连接，所述的第二1分4单脊功分器的4个输出端口与所述的第二背腔功分器组中4个1分4背腔功分器的输入端口一一对应连接，所述的第三1分4单脊功分器的4个输出端口与所述的第三背腔功分器组中4个1分4背腔功分器的输入端口一一对应连接，所述的第四1分4单脊功分器的4个输出端口与所述的第四背腔功分器组中4个1分4背腔功分器的输入端口一一对应连接；每个所述的1分4单脊功分器分别由多个H面单脊T型结依次级联实现，每个所述的H面单脊T型结的中心处设置有一个用于改善输入阻抗匹配的匹配短节，每个所述的1分4单脊功分器中，将用于与所述的标准同轴端口连接的H面单脊T型结称为第一H面单脊T型结，该第一H面单脊T型结与所述的标准同轴端口之间通过金属脊线耦合结构连接，且该金属脊线耦合结构与所述的第四金属板相连，通过调整所述的第四金属板的厚度，可以实现宽带阻抗匹配；

当所述的全金属超宽带CTS天线实现发射功能时，所述的标准同轴端口受电路激励产生17-32GHz频率的准TEM模等分传输至所述的1分16平面单脊功分器中的4个1分4单脊功分器中，每个1分4单脊功分器分别将传输至其处的准TEM模转换为TE10模再等分传输至与其连接的背腔功分器组中，其中，所述的第一1分4单脊功分器将TE10模等分传输至所述的第一背腔功分器组中的4个1分4背腔功分器中，所述的第二1分4单脊功分器将TE10模等分传输至所述的第二背腔功分器组中的4个1分4背腔功分器中，所述的第三1分4单脊功分器将TE10模等分传输至所述的第三背腔功分器组中的4个1分4背腔功分器中，所述的第四1分4单脊功分器将TE10模等分传输至所述的第四背腔功分器组中的4个1分4背腔功分器中，所述的第一背腔功分器组中的4个1分4背腔功分器、所述的第二背腔功分器组中的4个1分4背腔功分器、所述的第三背腔功分器组中的4个1分4背腔功分器以及所述的第四背腔功分器组中的4个1分4背腔功分器分别将其处传输的TE10模进行功率等分配后馈电至与其连接的线源发生器处，8个所述的线源发生器将馈电至其处的TE10模转换为准TEM模后馈电至所述的辐射层中，所述的辐射层处的准TEM模通过各个CTS辐射缝形成波束并向自由空间辐射能量。