[发明专利]一种基于间隙波导技术的相控阵天线

说明书

本发明公开了一种基于间隙波导技术的相控阵天线，包括天线盖板、中间介质板和天线底板。天线盖板设置有电磁带隙结构，用于实现间隙波导封装和喇叭天线辐射功能。扁平的间隙波导喇叭天线结构，可以有效减小天线单元间距，实现相控阵波束无栅瓣宽角度扫描。天线盖板和天线底板上分布有槽形慢波结构，用于减小天线长度和改善增益指标。天线盖板和天线底板的上下表面之间设置有耦合槽，以提高天线单元间隔离度。利用脊阶梯阻抗匹配结构设计共面波导到间隙波导过渡，结合间隙波导的非接触特性，实现了金属腔体与平面电路集成。天线盖板和中间介质板为重复利用结构，可根据相控阵通道数需求，灵活配置天线单元数目，且理论上天线单元数目不受限制。

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种基于间隙波导技术的相控阵天线。

背景技术

相控阵天线是指利用阵列天线中辐射单元的馈电相位的改变来实现阵列方向图波束扫描的天线，常应用于雷达、通信系统、制导和电子对抗等领域中。在微波、毫米波以及太赫兹频段，广泛采用金属腔体结构制作高性能的天线组件，具有损耗低、功率容量高、散热好等优点。但现有金属腔体结构组件需要良好的电接触性能，对加工和装配精度及可靠性提出了很高的要求，且成本很高。间隙波导技术作为一种新的电磁波传输和屏蔽结构形式，其非接触特性可以有效弥补这些缺点，为微波、毫米波和太赫兹天线设计提供了便利。

在相控阵天线设计中，单元间的互耦会改变单元的电流幅度和相位分布，不仅影响天线单元的输入阻抗，也会影响单元的辐射方向图。为了抑制单元间的互耦，可以采用隔墙、电磁带隙、哑元、人工电磁材料等技术，但这些方法一般需要引入额外的电路或者寄生结构，增加尺寸或者加工成本，且不能同时改善输入阻抗匹配和方向图特性。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于间隙波导技术的相控阵天线,以解决现有方法需要引入额外的电路或者寄生结构，增加尺寸或者加工成本，且不能同时改善输入阻抗匹配和方向图特性的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一种基于间隙波导技术的相控阵天线，采用堆叠形式的H面喇叭天线，包括天线盖板，中间介质板，天线底板；所述天线盖板依次与中间介质板和天线底板堆叠在一起；

所述的天线盖板包括天线盖板下表面和天线盖板上表面；所述天线盖板下表面包括前后两侧和左右两侧；所述天线盖板下表面的前后两侧加载长方形金属柱阵列为间隙波导电磁带隙结构的PMC表面；所述天线盖板下表面的左侧上设置慢波结构；在天线盖板下表面左侧到右侧之间设置共面波导到间隙波导过渡结构的脊阶梯阻抗匹配结构；所述共面波导到间隙波导过渡结构的脊阶梯阻抗匹配结构为阶梯结构；所述的天线盖板下表面右侧设置压紧结构，压紧结构的高度用于压在中间介质板的上表面，防止中间介质板松动和信号泄露；

所述天线盖板(1)上表面包括前后两侧和左右两侧；所述天线盖板上表面的左侧上设置慢波结构，所述天线盖板上表面的慢波结构与天线盖板下表面慢波结构上下对称；所述天线盖板上表面的前后两侧平面区域为第一间隙波导电磁带隙结构的PEC表面；

所述天线盖板上表面和天线盖板下表面之间有贯穿的第一耦合槽；

所述中间介质板包括中间介质板上表面和中间介质板下表面，中间介质板上表面为共面波导到间隙波导过渡结构的共面波导阻抗匹配结构，中间介质板下表面为金属地板，中间介质板上表面和中间介质板下表面之间的介质材料内部嵌入金属化通孔；

所述天线底板包括天线底板上表面和天线底板下表面，所述天线底板上表面的左侧上设置慢波结构；所述上表面的前后两侧平面区域为第二间隙波导电磁带隙结构的PEC表面；所述天线底板上表面和天线底板下表面之间有贯穿的第二耦合槽；所述天线底板下表面与上表面结构相同；

所述共面波导到间隙波导过渡结构的脊阶梯阻抗匹配结构和共面波导到间隙波导过渡结构的共面波导阻抗匹配结构构成共面波导到间隙波导过渡结构；