雙極化縫隙波導(dǎo)天線陣的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及雙極化縫隙波導(dǎo)天線陣。包括水平極化縫隙波導(dǎo)天線陣和垂直極化縫隙波導(dǎo)天線陣；水平極化縫隙波導(dǎo)天線陣由水平極化輻射波導(dǎo)和水平極化饋電波導(dǎo)上下并列連接組成，且二者由共用的水平極化共公壁連接；垂直極化縫隙波導(dǎo)天線陣由垂直極化輻射波導(dǎo)和垂直極化饋電波導(dǎo)上下并列連接組成，且二者由共用的垂直極化共公壁連接；所述水平極化饋電波導(dǎo)和垂直極化輻射波導(dǎo)通過共公側(cè)壁連接，使水平極化縫隙波導(dǎo)天線陣和垂直極化縫隙波導(dǎo)天線陣呈水平并列連接；兩種極化的縫隙波導(dǎo)天線陣水平面波導(dǎo)壁平齊。本發(fā)明雙極化縫隙波導(dǎo)天線陣的一體化設(shè)計(jì)，使加工更方便，減少了天線陣安裝工作量。同時(shí)，天線陣的重量減輕了1/7~1/5。
【專利說明】雙極化縫隙波導(dǎo)天線陣

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于縫隙波導(dǎo)天線【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種雙極化縫隙波導(dǎo)天線陣。

【背景技術(shù)】
[0002] 波導(dǎo)縫隙天線陣作為發(fā)射和接收電磁信號(hào)的天線，由于其效率高、易于加工和自 身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于雷動(dòng)和通訊領(lǐng)域。隨著需求的牽引，國內(nèi)外也已發(fā)展出 多種形式的雙極化縫隙波導(dǎo)天線。
[0003] 文獻(xiàn)（L.焦司弗遜，C.G.克羅斯特，雙極化波導(dǎo)縫隙天線，國際電氣與電子工程 師協(xié)會(huì)一天線與傳播年會(huì)論文集，1992，pp: 625-628/L.Josefsson,andC.G.M.Klooster， DualpolarizedslottedwaveguideSARantenna，IEEEAP-S，1992，pp:625_628)和 (P.J.沃德，N.素坦，G.賽規(guī)，一種應(yīng)用于DSAR綜合孔徑雷達(dá)的賦形波束雙極化天線， 國際電氣與電子工程師協(xié)會(huì)一天線與傳播年會(huì)論文集，1996,pp: 1717- 1719/P.J.Wood, N.SultanandG.Seguin,Adual-polarizedreconfigurable-beamantennaforthe DSARsyntheticapertureradar,IEEEAP-S，1996，pp: 1717- 1719)中，介紹了早期雙 極化波導(dǎo)縫隙天線陣設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)布局采用常規(guī)方式，兩種極化天線各自獨(dú)立按常規(guī)設(shè)計(jì)， 水平極化縫隙波導(dǎo)天線簡單地置于垂直極化縫隙波導(dǎo)上面。
[0004] 后來，為德國TerrSAR-X開發(fā)的雙極化波導(dǎo)天線陣（M.斯坦厄，R.沃寧豪斯，R.扎 恩，X波段地面觀測合成孔徑雷達(dá)有源相控陣天線，2003年國際相控陣系統(tǒng)與技術(shù)會(huì)議， 美國，波士頓，2003 年 10 月，pp:70_75/M.Stangle,R.Werninghaus,andR.Zahn,The TerrSAR-XActivePhasedArrayAntenna,IEEEInternationalSymposiumonPhased ArraySystemsandTechnology2003，Boston，USA,Oct.，2003，pp: 70-75)米用一 種新型空間布局，兩種極化的波導(dǎo)線陣都進(jìn)行了壓縮。其方法是垂直極化線陣采用單脊波 導(dǎo)，水平極化線陣采用窄邊壓縮波導(dǎo)，使兩種線陣在組成平面陣中并排排列，16單元諧振 線陣采用中饋方式，帶寬較窄，為300MHz，相對(duì)帶寬為3. 1%，每種極化線陣只需要單層波導(dǎo) 就可以實(shí)現(xiàn)，因此結(jié)構(gòu)較為簡單，在一體化加工方面未做考慮，其雙極化縫隙波導(dǎo)天線獨(dú) 立設(shè)計(jì)、單根加工，然后拼裝構(gòu)成雙極化平面陣。最近歐洲新開發(fā)的C波段合成孔徑雷達(dá) Sentinel-1雙極化天線沿用了TerrSAR-X技術(shù)，同樣由于較窄的工作帶寬，僅需單層波導(dǎo) 腔體。
[0005] 華東電子工程研宄所在雙極化縫隙波導(dǎo)天線拓展帶寬方面做了一些有益的工 作（汪偉，金劍，魯加國，鐘順時(shí)，應(yīng)用于X波段合成孔徑雷達(dá)的寬帶、雙極化、低交叉 極化縫隙波導(dǎo)天線，國際雷達(dá)會(huì)議論文集，2005年5月，pp:653-656/WeiWang,Jian Jin,Jia-GuoLu，andShun-ShiZhong，Waveguideantennaarraywithbroadband, dual-polarizationandlowcross-polarizationforX-BandSARapplications, 2005IEEEInternationalRadarConferenceinArlington,VAUSA. ,May,2005, pp:653-656)，通過分級(jí)子陣饋電的方式將波導(dǎo)諧振天線工作帶寬拓展，在X波段達(dá)到 700MHz帶寬，但是這些早期設(shè)計(jì)，研宄關(guān)注點(diǎn)主要是針對(duì)天線的電性能而進(jìn)行，雙極化天線 設(shè)計(jì)同樣是各自獨(dú)立設(shè)計(jì)，單根加工，然后拼裝構(gòu)成雙極化面陣。
[0006] 根據(jù)以上介紹，目前的雙極化縫隙波導(dǎo)天線都采用各自獨(dú)立設(shè)計(jì)、加工，然后拼裝 成雙極化面陣的方式；這種方式在大型天線陣中，安裝固定點(diǎn)多、安裝工作量大、天線陣平 面度調(diào)平復(fù)雜，重量偏重。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了降低天線陣加工和安裝難度、減輕天線陣的重量，本發(fā)明提供一種一體化設(shè) 計(jì)的雙極化縫隙波導(dǎo)天線陣。
[0008] 具體的技術(shù)解決方案如下： 雙極化縫隙波導(dǎo)天線陣包括水平極化縫隙波導(dǎo)天線陣1和垂直極化縫隙波導(dǎo)天線陣 2 ； 所述水平極化縫隙波導(dǎo)天線陣1由水平極化輻射波導(dǎo)3和水平極化饋電波導(dǎo)5上下并 列連接組成，其中水平極化輻射波導(dǎo)3位于上部，水平極化饋電波導(dǎo)5位于下部，且二者由 共用的水平極化共公壁7連接； 所述垂直極化縫隙波導(dǎo)天線陣2由垂直極化輻射波導(dǎo)4和垂直極化饋電波導(dǎo)6上下并 列連接組成，其中垂直極化輻射波導(dǎo)4位于上部，垂直極化饋電波導(dǎo)6位于下部，且二者由 共用的垂直極化共公壁10連接； 所述水平極化饋電波導(dǎo)5和垂直極化輻射波導(dǎo)4通過共公側(cè)壁11連接，使水平極化縫 隙波導(dǎo)天線陣1和垂直極化縫隙波導(dǎo)天線陣2呈水平并列連接；其中水平極化共公壁7和 垂直極化輻射波導(dǎo)4的頂壁8在一個(gè)平面內(nèi)，水平極化饋電波導(dǎo)5的底壁9和垂直極化共 公壁10在一個(gè)平面內(nèi)； 所述水平極化輻射波導(dǎo)3的頂邊上均布設(shè)有水平極化輻射縫14,所述垂直極化輻射波 導(dǎo)4的頂邊上均布設(shè)有垂直極化輻射縫15。
[0009] 所述水平極化輻射波導(dǎo)3和垂直極化輻射波導(dǎo)4均為單脊波導(dǎo)，且兩端均為封閉 的短路端；所述水平極化饋電波導(dǎo)5由一根以上的水平極化饋電波導(dǎo)管連接組成；所述垂 直極化饋電波導(dǎo)6由一根以上的垂直極化饋電波導(dǎo)管連接組成；所述水平極化饋電波導(dǎo)5 和垂直極化饋電波導(dǎo)6均為單脊波導(dǎo)，且兩端均為封閉的短路端。
[0010] 所述水平極化饋電波導(dǎo)由兩根水平極化饋電波導(dǎo)5上下排列通過水平饋電共公 壁連接組成的二級(jí)水平極化饋電波導(dǎo)；所述垂直極化饋電波導(dǎo)由兩根垂直極化饋電波導(dǎo)6 上下排列通過垂直饋電共公壁連接組成的二級(jí)垂直極化饋電波導(dǎo)。
[0011] 所述水平極化縫隙波導(dǎo)天線陣1中水平極化輻射波導(dǎo)3的單脊位于頂邊內(nèi)側(cè)，水 平極化饋電波導(dǎo)5的單脊位于底邊內(nèi)側(cè)；所述垂直極化縫隙波導(dǎo)天線陣2中垂直極化輻射 波導(dǎo)4的單脊和垂直極化饋電波導(dǎo)6的單脊均位于底邊的內(nèi)側(cè)。
[0012] 以上述的雙極化縫隙波導(dǎo)天線陣為單元，兩個(gè)以上的所述單元橫向并列連接組成 大型的天線陣。
[0013] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在下以方面： 1.本發(fā)明雙極化縫隙波導(dǎo)天線陣的一體化設(shè)計(jì)，改善了加工工藝性，更方便加工；同 時(shí)，減少了天線陣安裝工作量。現(xiàn)有技術(shù)中的單根天線陣的安裝最少需要兩個(gè)安裝點(diǎn)，N對(duì) 雙極化天線陣需要4N個(gè)安裝點(diǎn)，而一體化設(shè)計(jì)后僅需4個(gè)安裝點(diǎn)； 2. 本發(fā)明使相鄰的水平極化和垂直極化兩種天線陣之間共用金屬波導(dǎo)側(cè)壁，天線重量 減輕了 1/7~1/5 ; 3. 本發(fā)明使位于同層的水平極化和垂直極化兩種天線陣的波導(dǎo)腔體上下金屬壁在同 一水平面上，簡化了機(jī)械加工零件的結(jié)構(gòu)，降低了加工難度和加工成本； 4. 一體化設(shè)計(jì)加工的雙極化縫隙波導(dǎo)天線陣由多腔體構(gòu)成，自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖2為圖1的橫剖圖。
[0016] 圖3為圖1的俯視圖。
[0017] 圖4為將雙極化縫隙波導(dǎo)天線陣分為四層零件的示意圖。
[0018] 圖5為水平極化輻射縫為直線縫的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖6為水平極化輻射縫為V字縫的大型陣結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖7為水平極化輻射縫為直線縫的大型陣結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖8為具有二級(jí)饋電波導(dǎo)的雙極化縫隙波導(dǎo)天線陣橫截面圖。
[0022] 圖9為具有二級(jí)饋電波導(dǎo)的雙極化縫隙波導(dǎo)天線的大型陣示意圖。
[0023] 圖10實(shí)施例6中水平極化縫隙波導(dǎo)天線陣端口VSWR測試結(jié)果圖。
[0024] 圖11實(shí)施例6中垂直極化縫隙波導(dǎo)天線陣端口VSWR測試結(jié)果圖。
[0025] 圖12實(shí)施例6中水平極化縫隙波導(dǎo)天線陣主極化及交叉極化測試結(jié)果圖。
[0026] 圖13實(shí)施例6中垂直極化縫隙波導(dǎo)天線陣主極化及交叉極化測試結(jié)果圖。
[0027] 上圖中序號(hào)：水平極化縫隙波導(dǎo)天線1、垂直極化縫隙波導(dǎo)天線陣2、水平極化輻 射波導(dǎo)3、垂直極化輻射波導(dǎo)4、水平極化饋電波導(dǎo)5、垂直極化饋電波導(dǎo)6、水平極化共公壁 7、頂壁8、底壁9、垂直極化共公壁10、共用側(cè)壁11、第二級(jí)水平極化饋電波導(dǎo)12、第二級(jí)垂 直極化饋電波導(dǎo)13、水平極化輻射縫14、垂直極化輻射縫15、垂直極化饋電波導(dǎo)底部金屬 壁17。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。
[0029] 實(shí)施例1 : 本實(shí)施是工作于X波段的8單元雙極化縫隙波導(dǎo)天線陣，中心工作頻率為9. 0GHz， 天線陣工作上邊頻、下邊頻忌分別是9. 35GHz、8. 65GHz。
[0030] 參見圖1，雙極化縫隙波導(dǎo)天線陣由水平極化縫隙波導(dǎo)天線陣1和垂直極化縫隙 波導(dǎo)天線陣2構(gòu)成。
[0031] 水平極化縫隙波導(dǎo)天線陣1由水平極化輻射波導(dǎo)3和水平極化饋電波導(dǎo)5上下并 列連接組成，其中水平極化輻射波導(dǎo)3位于上部，水平極化饋電波導(dǎo)5位于下部，且二者由 共用的水平極化共公壁7連接； 垂直極化縫隙波導(dǎo)天線陣2由垂直極化輻射波導(dǎo)4和垂直極化饋電波導(dǎo)6上下并列連 接組成，其中垂直極化輻射波導(dǎo)4位于上部，垂直極化饋電波導(dǎo)6位于下部且二者由共用的 垂直極化共公壁10連接； 水平極化輻射波導(dǎo)3、水平極化饋電波導(dǎo)5、垂直極化輻射波導(dǎo)4和垂直極化饋電波導(dǎo) 6均為單脊波導(dǎo)，且兩端均為封閉的短路端。
[0032] 參見圖2,水平極化饋電波導(dǎo)5和垂直極化輻射波導(dǎo)4通過共公側(cè)壁11連接，使水 平極化縫隙波導(dǎo)天線陣1和垂直極化縫隙波導(dǎo)天線陣2呈水平并列連接；其中水平極化共 公壁7和垂直極化輻射波導(dǎo)4的頂壁8在一個(gè)平面內(nèi)，水平極化饋電波導(dǎo)5的底壁9和垂 直極化共公壁10在一個(gè)平面內(nèi)； 參見圖3,水平極化輻射波導(dǎo)3的頂邊上均布開設(shè)有V字形的8個(gè)單元的水平 極化輻射縫14,相鄰水平極化輻射縫隙14在波導(dǎo)軸線方向間距相同，優(yōu)選為0.5 Arf，其中是中心頻率4波導(dǎo)波長。垂直極化輻射波導(dǎo)4的頂邊上均布開設(shè)有直線形 的八個(gè)單元的垂直極化輻射縫15,相鄰垂直極化輻射縫15在波導(dǎo)軸線方向間距相同，優(yōu)選 為0.5 /I#，其中是中心頻率波導(dǎo)波長。
[0033] 基本參數(shù)選擇： 根據(jù)天線掃描角確定雙極化縫隙波導(dǎo)天線寬度W，通常用下面公式計(jì)算：

【權(quán)利要求】
1. 雙極化縫隙波導(dǎo)天線陣，包括水平極化縫隙波導(dǎo)天線陣（1)和垂直極化縫隙波導(dǎo)天 線陣（2)，其特征在于：所述水平極化縫隙波導(dǎo)天線陣（1)由水平極化輻射波導(dǎo)（3)和水平 極化饋電波導(dǎo)（5)上下并列連接組成，其中水平極化輻射波導(dǎo)（3)位于上部，水平極化饋電 波導(dǎo)（5)位于下部，且二者由共用的水平極化共公壁（7)連接； 所述垂直極化縫隙波導(dǎo)天線陣（2)由垂直極化輻射波導(dǎo)（4)和垂直極化饋電波導(dǎo)（6) 上下并列連接組成，其中垂直極化輻射波導(dǎo)（4)位于上部，垂直極化饋電波導(dǎo)（6)位于下 部，且二者由共用的垂直極化共公壁（10)連接； 所述水平極化饋電波導(dǎo)（5 )和垂直極化輻射波導(dǎo)（4)通過共公側(cè)壁（11)連接，使水平 極化縫隙波導(dǎo)天線陣（1)和垂直極化縫隙波導(dǎo)天線陣（2)呈水平并列連接；其中水平極化 共公壁（7)和垂直極化輻射波導(dǎo)（4)的頂壁（8)在一個(gè)平面內(nèi)，水平極化饋電波導(dǎo)（5)的底 壁（9)和垂直極化共公壁（10)在一個(gè)平面內(nèi)； 所述水平極化輻射波導(dǎo)（3)的頂邊上均布設(shè)有水平極化輻射縫（14)，所述垂直極化輻 射波導(dǎo)（4)的頂邊上均布設(shè)有垂直極化輻射縫（15)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極化縫隙波導(dǎo)天線陣，其特征在于：所述水平極化輻射波 導(dǎo)（3)和垂直極化輻射波導(dǎo)（4)均為單脊波導(dǎo)，且兩端均為封閉的短路端；所述水平極化饋 電波導(dǎo)（5)由一根以上的水平極化饋電波導(dǎo)管連接組成；所述垂直極化饋電波導(dǎo)（6)由一 根以上的垂直極化饋電波導(dǎo)管連接組成；所述水平極化饋電波導(dǎo)（5)和垂直極化饋電波導(dǎo) (6)均為單脊波導(dǎo)，且兩端均為封閉的短路端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙極化縫隙波導(dǎo)天線陣，其特征在于：所述水平極化饋電波 導(dǎo)由兩根水平極化饋電波導(dǎo)（5)上下排列通過水平饋電共公壁連接組成的二級(jí)水平極化饋 電波導(dǎo)；所述垂直極化饋電波導(dǎo)由兩根垂直極化饋電波導(dǎo)（6)上下排列通過垂直饋電共公 壁連接組成的二級(jí)垂直極化饋電波導(dǎo)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的雙極化縫隙波導(dǎo)天線陣，其特征在于：所述水平極化 縫隙波導(dǎo)天線陣（1)中水平極化輻射波導(dǎo)（3)的單脊位于頂邊內(nèi)側(cè)，水平極化饋電波導(dǎo)（5) 的單脊位于底邊內(nèi)側(cè)；所述垂直極化縫隙波導(dǎo)天線陣（2)中垂直極化輻射波導(dǎo)（4)的單脊 和垂直極化饋電波導(dǎo)（6)的單脊均位于底邊的內(nèi)側(cè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極化縫隙波導(dǎo)天線陣，其特征在于：以權(quán)利要求1所述的 雙極化縫隙波導(dǎo)天線陣為單元，兩個(gè)以上的所述單元橫向并列連接組成大型的天線陣。
【文檔編號(hào)】H01Q13/10GK104518289SQ201410803466
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年12月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月22日
【發(fā)明者】魯加國, 汪偉, 張洪濤, 吳文煜, 葛家龍 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所