[发明专利]一种宽带双极化空心波导缝隙天线

权利要求书

1.一种宽带双极化缝隙空心波导天线，其特征在于包括按照从上到下层叠的辐射缝隙层、H极化全共馈馈电网络、正交分模层和V极化全共馈馈电网络，所述的V极化全共馈馈电网络采用底馈式馈电方式，所述的V极化全共馈馈电网络用于激励所述的辐射缝隙层产生垂直极化波，所述的H极化全共馈馈电网络为基于双脊波导和方形同轴线混合结构，采用多个T型结实现的紧凑型馈电网络，所述的H极化全共馈馈电网络采用侧馈式馈电方式，所述的H极化全共馈馈电网络与所述的辐射缝隙层直接接触，用于对所述的辐射缝隙层进行面对面激励，使所述的辐射缝隙层产生水平极化波，所述的正交分模层基于双脊矩形波导腔设计，所述的正交分模层用于增加所述的V极化全共馈馈电网络激发的垂直极化波和所述的H极化全共馈馈电网络激发的水平极化波的隔离度，同时改善所述的V极化全共馈馈电网络与所述的辐射缝隙层之间的阻抗匹配以及所述的H极化全共馈馈电网络与所述的辐射缝隙层之间的阻抗匹配，所述的辐射缝隙层基于侧馈式和底馈式组合的方形缝隙阵元结构设计，所述的辐射缝隙层用于在所述的V极化全共馈馈电网络激励下产生垂直极化波和在所述的H极化全共馈馈电网络激励下产生水平极化波，并将垂直极化波和水平极化波合成交叉极化波辐射到自由空间，同时实现对交叉极化波的宽带阻抗匹配响应。

2.根据权利要求1所述的一种宽带双极化缝隙空心波导天线，其特征在于所述的辐射缝隙层包括第一金属板和设置在所述的第一金属板上的正方形辐射缝组单元，所述的第一金属板为矩形板，所述的正方形辐射缝组单元由开设在所述的第一金属板的4个正方形辐射缝组组成，4个正方形辐射缝组按照2行2列方式等间隔排布，其中，位于同一行的2个正方形辐射缝组相对于所述的第一金属板沿前后方向的对称线左右对称，位于同一列的2个正方形辐射缝组相对于所述的第一金属板沿左右方向的对称线前后对称，每个所述的正方形辐射缝组分别包括16个正方形辐射缝，16个正方形辐射缝按照4行4列均匀间隔分布，每个所述的正方形辐射缝分别通过在所述的第一金属板上开设镂空的正方形空气槽实现，所述的辐射缝隙层具有64个正方形辐射缝；

所述的H极化全共馈馈电网络包括第二金属板和4个1分16等幅反相功分器，所述的第二金属板为矩形板，所述的第二金属板位于所述的第一金属板的下方，4个所述的1分16等幅反相功分器结构尺寸完全相同，且分别通过在所述的第二金属板上开槽实现，每个所述的1分16等幅反相功分器分别具有1个输入端口和16个输出端口，4个所述的1分16等幅反相功分器的输入端口连接且其连接端作为所述的H极化全共馈馈电网络的1个输入端口，4个所述的1分16等幅反相功分器的16个输出端口，共计64个输出端口，作为所述的H极化全共馈馈电网络的64个输出端口，所述的H极化全共馈馈电网络的输入端口采用多级矩形波导阶梯匹配过渡到标准波导输入端口(WR-51)，每个所述的1分16等幅反相功分器分别由4个1分4等幅反相功分器按照2行2列间隔分布构成，每个所述的1分4等幅反相功分器分别具有1个输入端口和4个输出端口，每个所述的1分16等幅反相功分器中，4个1分4等幅反相功分器的输入端口连接且其连接端作为所述的1分16等幅反相功分器的输入端口，4个1分4等幅反相功分器的4个输出端口，共计16个输出端口，作为所述的1分16等幅反相功分器的16个输出端口，每个所述的1分4等幅反相功分器分别由1个H面双脊T型1分2功分器和2个E面双脊T型1分2功分器连接实现，所述的H面双脊T型1分2功分器位于2个E面双脊T型1分2功分器的中间，所述的H面双脊T型1分2功分器具有一个输入端口和两个输出端口，所述的H面双脊T型1分2功分器的输入端口采用方形同轴结构，每个所述的E面双脊T型1分2功分器分别具有一个输入端口和两个输出端口，每个所述的E面双脊T型1分2功分器的每个输出端口均采用方形同轴结构，所述的H面双脊T型1分2功分器的输入端口为所述的1分4等幅反相功分器的输入端口，所述的H面双脊T型1分2功分器的两个输出端口与2个E面双脊T型1分2功分器的输入端口一一对应连接，2个E面双脊T型1分2功分器的2个输出端口，共计4个输出端口，作为所述的1分4等幅反相功分器的4个输出端口；

所述的正交分模层包括第三金属板和设置在所述的第三金属板上的4个双脊矩形波导腔组，所述的第三金属板为矩形板，4个双脊矩形波导腔组按照2行2列方式间隔分布，位于同一行的2个双脊矩形波导腔组相对于所述的第三金属板沿前后方向的对称线左右对称，位于同一列的2个双脊矩形波导腔组相对于所述的第三金属板沿左右方向的对称线前后对称，每个所述的双脊矩形波导腔组分别由16个双脊矩形波导腔组成，每个所述的双脊矩形波导腔组中，所述的16个双脊矩形波导腔按照4行4列等间隔排布，将每个所述的双脊矩形波导腔组中的16个双脊矩形波导腔等分为4个双脊矩形波导腔小组，每个所述的双脊矩形波导腔小组包括按照2行2列等间隔排布的4个双脊矩形波导腔，每个双脊矩形波导腔均具有1个位于侧边的方形同轴输入口、1个位于底部的双脊波导输入口以及一个输出口，每个双脊矩形波导腔均通过在所述的第三金属板上开槽实现；所述的正交分模层具有64个双脊矩形波导腔，64个双脊矩形波导腔的位于侧边的方形同轴输入口作为所述的正交分模层的64个侧馈方形同轴输入口，64个双脊矩形波导腔的位于底部的双脊波导输入口作为所述的正交分模层的64个底馈双脊波导输入口，64个双脊矩形波导腔的输出口作为所述的正交分模层的64个输出口；

所述的V极化全共馈馈电网络包括第四金属板和4个1分16等幅同相功分器，所述的第四金属板为矩形板，所述的第四金属板位于所述的第三金属板的下方，4个1分16等幅同相功分器结构尺寸完全相同，且分别通过在所述的第四金属板上开槽实现，每个所述的1分16等幅同相功分器分别具有1个输入端口和16个输出端口，4个所述的1分16等幅同相功分器的输入端口连接且其连接端口作为所述的V极化全共馈馈电网络的输入端口，所述的V极化全共馈馈电网络的输入端口采用多级矩形波导阶梯匹配过渡到标准波导输入端口(WR-51)，4个所述的1分16等幅同相功分器的16个输出端口，共64个输出端口作为所述的V极化全共馈馈电网络的64个输出端口；每个1分16等幅同相功分器分别由4个1分4等幅同相功分器构成，每个1分4等幅同相功分器分别具有1个输入端口和4个输出端口，4个1分4等幅同相功分器的输入端口连接且其连接端作为所述的1分16等幅同相功分器的输入端口，4个1分4等幅同相功分器的4个输出端口，共计16个输出端口，作为所述的1分16等幅同相功分器的16个输出端口，每个1分4等幅同相功分器的输出端口均为双脊波导结构；所述的每个1分16等幅同相功分器中，每个所述的1分4等幅同相功分器分别由3个H面单脊T型1分2功分器依次级联实现，每个所述的H面单脊T型1分2功分器分别具有一个输入端口和两个输出端口，每个所述的1分4等幅同相功分器中，位于中间的H面单脊T型1分2功分器的输入端口作为所述的1分4等幅同相功分器的输入端口，位于中间的H面单脊T型1分2功分器的2个输出端口与位于两侧的H面单脊T型1分2功分器的输入端口一一对应连接，位于两侧的2个H面双脊T型1分2功分器的2个输出端口，共计4个输出端口，作为所述的1分4等幅同相功分器的4个输出端口；所述的正交分模层的64个侧馈方形同轴输入口与所述的H极化全共馈馈电网络的64个输出端口一一对应连接，所述的正交分模层的64个底馈双脊波导输入口与所述的V极化全共馈馈电网络的64个输出端口一一对应连接，所述的正交分模层的64个输出口与所述的辐射缝隙层的64个正方形辐射缝一一对应连接；

当所述的宽带双极化缝隙空心波导天线实现发射功能时，与所述的H极化全共馈馈电网络的输入端口连接的标准波导输入端口(WR-51)受电路激励产生17-21.5GHz频率的TE₁₀模，与所述的V极化全共馈馈电网络的输入端口连接的标准波导输入端口(WR-51)受电路激励产生17-21.5GHz频率的TE₁₀模，其中，与所述的H极化全共馈馈电网络的输入端口连接的标准波导输入端口(WR-51)受电路激励产生的17-21.5GHz频率的TE₁₀模传输至所述的H极化全共馈馈电网络的输入端口处，然后等分传输至所述的H极化全共馈馈电网络的16个1分4等幅同相功分器中，所述的H极化全共馈馈电网络的每个1分4等幅同相功分器分别将传输至其处的TE10模再等分传输至与其连接的正交分模层的双脊矩形波导腔中，，与所述的V极化全共馈馈电网络的输入端口连接的标准波导输入端口(WR-51)受电路激励产生的17-21.5GHz频率的TE₁₀模等分传输至所述的V极化全共馈馈电网络的输入端口，所述的V极化全共馈馈电网络的输入端口将TE₁₀模转化为TEM模等分传输至所述的V极化全共馈馈电网络的64个1分4等幅同相功分器中，所述的V极化全共馈馈电网络中，每个1分4等幅同相功分器分别将传输至其处的TEM模转换为TE01模后再等分传输至与其连接的正交分模层的双脊矩形波导腔中，所述的双脊矩形波导腔将馈电至其处的TE10模和TE01模分别馈电至所述的辐射缝隙层中，辐射缝隙层产生水平极化波和垂直极化波后形成交叉极化波辐射出去。