縫隙相位幅度校準(zhǔn)的平面喇叭天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種平面喇叭天線，尤其是一種縫隙相位幅度校準(zhǔn)的平面喇叭天線。
【背景技術(shù)】
[0002]喇叭天線在衛(wèi)星通信、地面微波鏈路及射電望遠鏡等系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。但是，三維喇叭天線的較大的幾何尺寸和與平面電路工藝的不兼容使得它的成本較高，從而限制了其應(yīng)用的發(fā)展。近年來，基片集成波導(dǎo)技術(shù)的提出和發(fā)展很好的促進了平面喇叭天線的發(fā)展。基片集成波導(dǎo)有尺寸小、重量輕、易于平面集成和加工制作簡單等優(yōu)點?；诨刹▽?dǎo)的平面的基片集成波導(dǎo)平面喇叭天線除了具有喇叭天線的特點外，還很好的實現(xiàn)了喇叭天線的小型化、輕型化，而且易于集成在微波毫米波平面電路中，但傳統(tǒng)的基片集成波導(dǎo)平面喇叭天線的增益相對比較低，其原因在于由于喇叭口不斷的張開，導(dǎo)致電磁波傳播到喇叭口徑面時出現(xiàn)相位不同步，口徑電場強度的幅度分布也不均勻，輻射方向性和增益降低。目前已有采用介質(zhì)加載、介質(zhì)棱鏡等方法，矯正喇叭口徑場，但是這些方法都只能改善相位分布的一致性，不能改善幅度分布的均勾性，而且這些相位校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)增加了天線的整體結(jié)構(gòu)尺寸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是提出一種縫隙相位幅度校準(zhǔn)的平面喇叭天線，在該天線上下兩個平行的金屬面上，有多條縫隙用以矯正天線口徑面上電磁波的相位和幅度不一致，提高天線的口徑效率和增益。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明的縫隙相位幅度校準(zhǔn)的平面喇叭天線包括設(shè)置在介質(zhì)基板上的微帶饋線、基片集成波導(dǎo)喇叭天線和縫隙；所述微帶饋線的一端是天線的輸入輸出端口，微帶饋線的另一端與基片集成波導(dǎo)喇叭天線的窄端口相接；基片集成波導(dǎo)喇叭天線由位于介質(zhì)基板一面的第一金屬平面、位于介質(zhì)基板另一面的第二金屬平面和穿過介質(zhì)基板連接第一金屬平面和第二金屬平面的兩排金屬化過孔喇叭側(cè)壁組成；第一金屬平面和第二金屬平面有多條縫隙，縫隙的長度超過一個波長，并構(gòu)成中間縫隙、左邊縫隙和右邊縫隙；中間縫隙位于基片集成波導(dǎo)喇叭天線的兩個側(cè)壁中間的位置，并把基片集成波導(dǎo)喇叭天線分為左右對稱的左邊子喇叭和右邊子喇叭；左邊縫隙把左邊的子喇叭分成了第一子喇叭和第二子喇叭；右邊縫隙把右邊子喇叭分成了第三子喇叭和第四子喇叭；第一子喇叭、第二子喇叭、第三子喇叭和第四子喇叭的一個端口朝著天線窄端口的方向，其另一端口都在天線口徑面上;
[0005]所述的中間縫隙、左邊縫隙和右邊縫隙形狀都是由頭端部分、多邊形和尾端部分三段依次相連構(gòu)成，中間縫隙、左邊縫隙和右邊縫隙的頭端都靠近喇叭天線的窄端口的方向，中間縫隙、左邊縫隙和右邊縫隙的尾端在天線口徑面上；
[0006]選擇左邊縫隙中頭端部分或多邊形在左邊子喇叭中的位置，使得在第一子喇叭和第二子喇叭中傳輸?shù)碾姶挪ǖ墓β氏嗟龋?br>[0007]改變左邊縫隙中頭端部分或多邊形在左邊子喇叭中的位置，使得在通過第一子喇叭和第二子喇叭中傳輸?shù)碾姶挪ㄍ嗟竭_天線的口徑面；
[0008]選擇右邊縫隙中頭端部分或多邊形在右邊子喇叭中的位置，使得在第三子喇叭和第四子喇叭中傳輸?shù)碾姶挪ǖ墓β氏嗟龋?br>[0009]改變右邊縫隙中中頭端部分或多邊形在右邊子喇叭中的位置，使得在通過第三子喇叭和第四子喇叭中傳輸?shù)碾姶挪ㄍ嗟竭_天線的口徑面。
[0010]所述的中間縫隙、左邊縫隙和右邊縫隙中的多邊形是三角形、或四邊形、或五邊形或其它邊數(shù)大于五的多邊形；中間縫隙、左邊縫隙和右邊縫隙中的頭端部分和尾端部分的形狀是直線、或折線或指數(shù)線。
[0011]所述的左邊子喇叭和右邊子喇叭的寬度要保證電磁波可以在左邊子喇叭和右邊子喇叭中傳輸而不被截止。
[0012]所述的第一子喇叭、第二子喇叭、第三子喇叭和第四子喇叭的寬度要保證電磁波可以在第一子喇叭、第二子喇叭、第三子喇叭和第四子喇叭中傳輸而不被截止。
[0013]所述的金屬化過孔喇叭側(cè)壁中，相鄰的兩個金屬化過孔的間距要小于或等于工作波長的十分之一，使得構(gòu)成的金屬化過孔喇叭側(cè)壁能夠等效為電壁。
[0014]在基片集成波導(dǎo)喇叭天線的底面金屬平面上的縫隙與頂面金屬平面上的縫隙一一對應(yīng)，在基片集成波導(dǎo)喇叭天線底面金屬平面上的縫隙與頂面金屬平面上的縫隙的形狀一樣、數(shù)量相等，底面金屬平面上的縫隙在底面金屬平面上的位置與頂面金屬平面上的縫隙在頂面金屬平面上的位置一樣。
[0015]在子喇叭中，電磁波的傳播相速與子喇叭的寬度有關(guān)，子喇叭的寬度越寬，主模傳播的相速越低；反之，子喇叭的寬度越窄，主模傳播的相速越高。電磁波從微帶饋線的一端輸入，經(jīng)過微帶饋線的另一端進入基片集成波導(dǎo)喇叭天線，傳播一段距離后，遇到中間的縫隙，就分成功率相等的兩路分別進入左右兩個子喇叭傳輸，左右兩個子喇叭完全對稱，以左邊的子喇叭為例說明，當(dāng)電磁波進入左邊的子喇叭傳輸后一段距離后，將遇到左邊縫隙，再被分成兩路向口徑面?zhèn)鬏敚{(diào)整在左邊子喇叭中該縫隙的頭端部分及多邊形頂點的位置，可以調(diào)整通過兩個子喇叭傳輸?shù)碾姶挪ǖ南鄬ο嗨俸拖鄬β剩M而調(diào)整通過兩個子喇叭傳輸?shù)碾姶挪ㄔ诳趶矫嫔系南鄬ο辔缓拖鄬Ψ?；如果這兩個子喇叭在天線口徑面上的端口寬度相等，調(diào)整在左邊子喇叭中該縫隙的頭端及多邊形頂點的位置，可以使得通過兩個子喇叭傳輸?shù)碾姶挪ǖ墓β氏嗟?，同時還使得這兩路電磁波同相到達天線的口徑面，這樣在天線口徑面上這兩個子喇叭端口的場強幅度分布和相位都一樣；電磁波在右邊的子喇叭中傳輸也是同樣的情況。以上述方式就可以控制在天線口徑面上電磁波的幅度和相位分布，如果保持在天線口徑面上的四個子喇叭的端口寬度相等，并調(diào)整縫隙的頭端部分及多邊形頂點的位置使得通過這四個子喇叭傳輸電磁波的同功率同相到達天線口徑面，就可以使得在天線口徑面上四個端口的場強相位和幅度分布均一致，這樣就可以提高天線的口徑效率和增益的目的。同理也可以按照需要在天線的口徑面上實現(xiàn)特定的場強幅度和相位分布。
[0016]有益效果:本發(fā)明縫隙相位幅度校準(zhǔn)的平面喇叭天線的有益效果是，可以按照需要調(diào)整天線口徑面上的相位和幅度分布，可以提高天線口徑面上的相位和幅度分布的一致性，從而增加了天線的口徑效率和增益。
【附圖說明】
[0017]圖1為縫隙相位幅度校準(zhǔn)的平面喇叭天線正面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為縫隙相位幅度校準(zhǔn)的平面喇叭天線反面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中有:微帶饋線1、基片集成波導(dǎo)喇叭天線2、縫隙3、介質(zhì)基板4、天線的輸入輸出端口 5，天線2的窄端口 6、導(dǎo)帶7、第一金屬平面8、接地面9、第二金屬平面10、金屬化過孔喇叭側(cè)壁11、中間縫隙12、左邊子喇叭13、右邊子喇叭14、天線的口徑面15、左邊縫隙16、右邊縫隙17、第一子喇叭18、第二子喇叭19、第三子喇叭20和第四子喇叭21。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0021]本發(fā)明所采用的實施方案是:縫隙相位幅度校準(zhǔn)的平面喇叭天線包括設(shè)置在介質(zhì)基板4上的微帶饋線1、基片集成波導(dǎo)喇叭天線2和縫隙3 ;所述微帶饋線I的一端是天線的輸入輸出端口 5，微帶饋線I的另一端與基片集成波導(dǎo)喇叭天線2的窄端口 6相接；基片集成波導(dǎo)喇叭天線2由位于介質(zhì)基板4 一面的第一金屬平面8、位于介質(zhì)基板4另一面的第二金屬平面10和穿過介質(zhì)基板4連接第一金屬平面8和第二金屬平面10的兩排金屬化過孔喇叭側(cè)壁11組成；第一金屬平面8和第二金屬平面10有多條縫隙3，縫隙3的長度超過一個波長，并構(gòu)成中間縫隙12、左邊縫隙16和右邊縫隙17 ;中間縫隙12位于基片集成波導(dǎo)喇叭天線2的兩個側(cè)壁11中間的位置，并把基片集成波導(dǎo)喇叭天線2分為左右對稱的左邊子喇叭13和右邊子喇叭14 ;左邊縫隙16把左邊的子喇叭13分成了第一子喇叭18和第二子喇叭19 ;右邊縫隙17把右邊子喇叭14分成了第三子喇叭20和第四子喇叭21 ;第一子喇叭18、第二子喇叭19、第三子喇叭20和第四子喇叭21的一個端口朝著天線窄端口 6的方向，其另一端口都在天線口徑面15上；
[0022]所述的中間縫隙12、左邊縫隙16和右邊縫隙17形狀都是由頭端部分、多邊形和尾端部分三段依次相連構(gòu)成，中間縫隙12、左邊縫隙16和右邊縫隙17的頭端都靠近喇叭天線的窄端口 6的方向，中間縫隙12、左邊縫隙16和右邊縫隙17的尾端在天線口徑面15上；
[0023]選擇左邊縫隙16中頭端部分或多邊形在左邊子喇叭13中的位置，使得在第一子喇叭18和第二子喇叭19中傳輸?shù)碾姶挪ǖ墓β氏嗟龋?br>[0024]改變左邊縫隙16中頭端部分或多邊形在左邊子喇叭13中的位置，使得在通過第一子喇口八18和第二子喇機19中傳輸?shù)碾姶挪ㄍ嗟竭_天線的口徑面15 ；
[0025]選擇右邊縫隙17中頭端部分或多邊形在右邊子喇叭14中的位置，使得在第三子喇叭20和第四子喇叭21中傳輸?shù)碾姶挪ǖ墓β氏嗟龋?br>[0026]改變右邊縫隙17中中頭端部分或多邊形在右邊子喇叭14中的位置