本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用雙拋物柱面饋電的寬帶毫米波波導(dǎo)縫隙天線。

背景技術(shù)：

隨著微波技術(shù)的不斷突破，其應(yīng)用逐漸向多元化及更高頻段發(fā)展，一個(gè)顯著的變化是向毫米波及太赫茲頻段發(fā)展，并且逐步得到應(yīng)用，作為毫米波系統(tǒng)的關(guān)鍵部件天線，面臨著新的挑戰(zhàn)和技術(shù)難度。其主要體現(xiàn)在：1、在毫米波頻段，導(dǎo)體損耗和介質(zhì)損耗比低頻要大得多，如在低頻常用的微帶天線，由于饋線的損耗很?chē)?yán)重，微帶天線很難組成較大的陣列，整個(gè)天線的效率也不高。那么，如何設(shè)計(jì)出高輻射效率的毫米波天線成為一個(gè)難題；2、低輪廓天線的要求，現(xiàn)在很多應(yīng)用領(lǐng)域，無(wú)論是雷達(dá)還是通信，都希望天線尺寸小而且高度低。原來(lái)高效的反射面天線無(wú)法滿足要求；3、寬帶天線的要求，在毫米波頻段，各種應(yīng)用都是寬帶系統(tǒng)，需要天線也具有較高的相對(duì)帶寬，而波導(dǎo)縫隙天線常用的縫隙耦合饋電帶寬較窄，難以滿足要求，功分饋電雖然帶寬較寬，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計(jì)難度大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的設(shè)計(jì)難點(diǎn)和要求，本發(fā)明提供一種采用雙拋物柱面饋電的寬帶毫米波波導(dǎo)縫隙天線，拓寬了饋電寬度，簡(jiǎn)化了饋電網(wǎng)絡(luò)，提高了輻射效率。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：提供一種采用雙拋物柱面饋電的寬帶毫米波波導(dǎo)縫隙天線，包括輻射層及設(shè)置在輻射層下面的饋電網(wǎng)絡(luò)層，所述輻射層由上下兩塊金屬板及設(shè)置在上下兩塊金屬板兩側(cè)之間的金屬拋物柱面構(gòu)成，上下兩塊金屬板之間設(shè)置多個(gè)金屬面從而分割成多個(gè)矩形波導(dǎo)，每個(gè)波導(dǎo)上開(kāi)有輻射縫；饋電網(wǎng)絡(luò)層由上下兩塊金屬板及設(shè)置在上下兩塊金屬板兩側(cè)之間的金屬拋物柱面構(gòu)成，上下兩塊金屬板之間設(shè)有饋電網(wǎng)絡(luò)。

進(jìn)一步，所述饋電網(wǎng)絡(luò)包括饋電波導(dǎo)及設(shè)置在饋電波導(dǎo)兩側(cè)的H面喇叭，兩個(gè)H面喇叭通過(guò)T型功分器與饋電波導(dǎo)相連接。

進(jìn)一步，輻射層的下金屬板與其兩側(cè)金屬拋物柱面之間以及饋電網(wǎng)絡(luò)層的上金屬板與其兩側(cè)金屬拋物柱面之間均設(shè)有將下面饋電網(wǎng)絡(luò)層的電磁能量耦合到輻射層的縫隙。

進(jìn)一步，每個(gè)波導(dǎo)上沿縱軸開(kāi)設(shè)多個(gè)輻射縫，每個(gè)輻射縫為矩形縫隙。

進(jìn)一步，多個(gè)輻射縫分別位于波導(dǎo)中心線的兩邊，交錯(cuò)布置，且縱向相鄰兩個(gè)輻射縫之間相距半個(gè)波導(dǎo)波長(zhǎng)。

進(jìn)一步，輻射層的兩個(gè)金屬拋物柱面的焦距相差1/4個(gè)波長(zhǎng)，以滿足電磁能量分別通過(guò)金屬拋物柱面反射后耦合到每個(gè)輻射單元相位必須相同的要求。

進(jìn)一步，兩個(gè)H面喇叭的輻射口面分別位于兩個(gè)金屬拋物柱面的焦點(diǎn)處。

進(jìn)一步，輻射層的兩個(gè)金屬拋物柱面和饋電網(wǎng)絡(luò)層的兩個(gè)金屬拋物柱面分別相連,且相連的金屬拋物柱面焦距相等。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于：

(1)本發(fā)明采用雙拋物柱面饋電的天線，簡(jiǎn)化了饋電網(wǎng)絡(luò)，降低了成本；拓寬了饋電寬帶，提高輻射效率；

(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，且在整個(gè)頻帶內(nèi)，波束沒(méi)有傾斜；

(3)可應(yīng)用到毫米波雷達(dá)領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明天線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是輻射層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是饋電網(wǎng)絡(luò)層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是回波損耗圖；

圖5是天線輻射效率圖；

圖6是天線方向圖。

圖中：

1、4-上金屬板 2、3-下金屬板 5-饋電波導(dǎo) 21、22、41、42-金屬拋物柱面 23、29-輻射縫 24、25、26-金屬面 27、28、43、44-縫隙 51、52-H面喇叭

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

如圖1所示，是本發(fā)明提供的采用雙拋物柱面饋電的寬帶毫米波波導(dǎo)縫隙天線，該天線包括上下兩層，上層為輻射層，下層為饋電網(wǎng)絡(luò)層。

如圖2所示，是本發(fā)明的輻射層，該輻射層由上金屬板1、下金屬板2以及設(shè)置在上金屬板1和下金屬板2兩側(cè)之間的金屬拋物柱面21和金屬拋物柱面22組成。上金屬板1與下金屬板2之間放置多個(gè)金屬面24、25、26，多個(gè)金屬面將輻射層分割成多個(gè)矩形波導(dǎo)，每個(gè)波導(dǎo)上沿縱軸開(kāi)設(shè)矩形輻射縫23、29，輻射縫23與輻射縫29分別位于波導(dǎo)中心線的兩邊，交錯(cuò)布置，且縱向相鄰兩個(gè)輻射縫之間相距半個(gè)波導(dǎo)波長(zhǎng)。為了提高輻射效率，每個(gè)波導(dǎo)上設(shè)置多個(gè)輻射縫，從而組成輻射陣列天線。另外，在下金屬板2與兩側(cè)金屬拋物柱面21、22之間有縫隙27、28，此縫隙能夠把下面饋電網(wǎng)絡(luò)層的電磁能量耦合到輻射層。

如圖3所示，是本發(fā)明的饋電網(wǎng)絡(luò)層，該饋電網(wǎng)絡(luò)層由下金屬板3、上金屬板4以及設(shè)置在下金屬板3、上金屬板4兩側(cè)的金屬拋物柱面41、金屬拋物柱面42組成。下金屬板3與上金屬板4之間設(shè)有饋電網(wǎng)絡(luò)，該饋電網(wǎng)絡(luò)包括饋電波導(dǎo)5、設(shè)置在饋電波導(dǎo)5兩側(cè)的H面喇叭51、52，兩個(gè)H面喇叭51結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，可通過(guò)一個(gè)T型功分器與饋電波導(dǎo)5相連。

其中，H面喇叭51的輻射口面位于金屬拋物柱面41的焦點(diǎn)處，H面喇叭52的輻射口面位于金屬拋物柱面42的焦點(diǎn)處，這兩個(gè)金屬拋物柱面的作用是把H面喇叭輻射的球面波變成平面波。金屬拋物柱面51、52的焦距相差1/4個(gè)波長(zhǎng)，以滿足電磁能量分別通過(guò)金屬拋物柱面反射后耦合到每個(gè)輻射單元相位必須相同的要求。上金屬板4與金屬拋物柱面41、42之間有縫隙43、44，此縫隙可以把下面饋電網(wǎng)絡(luò)層的電磁能量耦合到輻射層。

另外，金屬拋物柱面21與金屬拋物柱面41相連，并且焦距相等，金屬拋物柱面22與金屬拋物柱面42相連，并且焦距相等。輻射層的下金屬板2與饋電網(wǎng)絡(luò)層的上金屬板4相連。

本發(fā)明雙拋物柱面饋電的寬帶毫米波波導(dǎo)縫隙天線的工作過(guò)程如下：饋入的電磁能量通過(guò)T型功分器分別激勵(lì)兩個(gè)H面喇叭51、52向兩邊輻射，輻射的電磁波經(jīng)金屬拋物柱面41、42反射再經(jīng)過(guò)金屬拋物柱面41、42和饋電網(wǎng)絡(luò)層上金屬板4之間的縫隙耦合到輻射層，最后通過(guò)輻射層的矩形縫隙輻射。

下面以ka波段的波導(dǎo)縫隙天線為例進(jìn)行說(shuō)明：

如圖4所示，回波損耗，以-13dB的回波損耗為參考點(diǎn)，覆蓋23.6GHz-25.6GHz，帶寬2GHz。由此說(shuō)明，本發(fā)明的天線，帶寬寬。

如圖5所示，為輻射效率，整個(gè)帶寬內(nèi)輻射效率都大于70％，最高可達(dá)84％。由此說(shuō)明，本發(fā)明的天線，輻射效率高。

如圖6所示，為中心頻率歸一后的方向圖。其中實(shí)線為H面方向圖，其第一副瓣電平值低于17dB，虛線為E面方向圖,其第一副瓣電平值低于18dB。

本發(fā)明采用雙拋物柱面饋電的寬帶毫米波波導(dǎo)縫隙天線并不限于上述具體實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出其他的實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新范圍。