[发明专利]一种基于间隙波导技术的W波段阵列天线

说明书

本发明提供一种W波段阵列天线，包括自上而下依次紧密贴合的天线上板、天线中板、天线下板和天线底板，天线上板包括第一上板面及第一下板面，天线中板包括第二上板面和第二下板面，天线下板包括第三上板面和第三下板面，天线底板包括第四上板面和第四下板面，第一上板面为辐射层，第一下板面和第二上板面构成背腔层，第二下板面与第三上板面构成馈电网络层，第三下板面与第四上板面构成合路馈电和差路馈电结构，第四下板面为阵列天线底面，第四下板面的表面布设合路馈电端口和180°相位差的差路馈电端口。本发明的W波段阵列天线实现了远场电场面和磁场面波瓣的最小化，实现了低副瓣、高增益，同时具有宽带工作频率，方便设计大规模阵列天线。

技术领域

本发明属于天线领域，具体涉及一种基于间隙波导技术的W波段高增益低副瓣单脉冲阵列天线结构。

背景技术

在无线通信系统中，微带和基底集成波导结构由于低成本、易于制造和集成度高，已被广泛应用于设计天线，然而在毫米波频段应用场景中，微带和基底集成波导结构会带来较高的介质损耗。业界采用的脊间隙波导技术继承了微带和基底集成波导的低成本、易加工和集成度高的优点，同时消除了介质损耗，极大的降低了阵列天线庞大的馈电网络传输损耗，同时，脊间隙波导由于其波导间隙的存在，给装配、加工及电镀带来很多便利，并且节省了真空焊接和扩散焊接导致的高成本。

现有的间隙波导技术在面对W波段(75GHz-110GHz)天线设计时，仍然需要解决W波段的高增益低副瓣单脉冲天线的设计复杂问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明基于脊间隙波导技术，设计一种48×48的W波段阵列天线，通过泰勒综合法设计馈电幅值，优化馈电网络，开发一种高增益、低副瓣、便于产业推广的单脉冲阵列天线，本发明的技术方案如下：一种基于间隙波导技术的W波段阵列天线，所述W波段阵列天线包括自上而下依次紧密贴合的天线上板、天线中板、天线下板和天线底板，所述天线上板进一步包括第一上板面及第一下板面，所述天线中板进一步包括第二上板面和第二下板面，所述天线下板进一步包括第三上板面和第三下板面，所述天线底板进一步包括第四上板面和第四下板面，所述第一上板面为辐射层，所述第一下板面和第二上板面面构成背腔层，所述第二下板面与所述第三上板面构成馈电网络层，所述第三下板面与上述第四上板面一起构成阵列天线的合路馈电和差路馈电结构，所述第四下板面为阵列天线的底面，所述第四下板面的表面布设合路馈电端口和180°相位差的差路馈电端口。

进一步的，所述天线上板进一步设置狭缝，所述狭缝作为辐射单元用于发射和接受电磁波，所述狭缝均匀设置，所述狭缝的长度和宽度均小于一个自由空间波长。

进一步的，所述背腔层的腔体内部还设置至少两个凸起，所述凸起用于抑制高次模。

进一步的，所述馈电网络层进一步通过功率分配网络实现功率分配，所述功率分配网络由不等分功分器和脊间隙波导组成。

进一步的，所述第二下板面进一步包括至少两个子阵结构，每两个子阵由一个末端呈T形的T形功分器馈电。

进一步的，所述T形功分器由T形节的匹配平台高度实现匹配阻抗，通过功分器的两个端口的脊深入T形节的长度及高度实现功率分配。

进一步的，所述T形功分器的末端与矩形波导之间设置过渡结构，所述过渡结构与背腔层、辐射层共同构成单元子阵。

进一步的，所述第四下板面进一步包括两个相互垂直180°的相位反转馈电的第一接口和第二接口。

进一步的，所述天线下板进一步设置第四接口、第一魔T结构、第二魔T结构及第三魔T结构，所述第一魔T结构与第二魔T结构实现馈电在Y方向的180°相位反转，所述第三魔T结构实现第四接口的馈电在X方向的180°相位反转。进一步的，所述天线上板、天线中板、天线下板及天线底板截面形状是矩形、椭圆形、T型、十字型、哑铃型的任一种。

进一步的，所述W波段阵列天线的直径介于130mm～140mm。