一种基于脊隙波导技术的无隙扫描漏波天线制造技术

本发明专利技术提供一种基于脊隙波导技术的无隙扫描漏波天线，其包括：馈源和脊隙波导传输线结构；所述脊隙波导传输线结构为上、中、下三层结构，且进一步包括：上层脊隙波导上平板(1)，介质基片(4)，下层脊隙波导下平板(2)，若干方形探针(3)和脊线(5)；该上层脊隙波导上平板(1)位于该下层脊隙波导下平板(2)之上，该介质基片(4)位于二者之间；在该下层脊隙波导下平板(2)的中间位置设有一条脊线(5)，该馈源分别位于其两端，在该脊线(5)的两侧等间距分布若干该方形探针(3)，电磁波通过上层脊隙波导上平板(1)的横向矩形非辐射槽(6)和纵向矩形辐射槽(7)进行辐射，并沿着该脊线(5)传播。

A gapless scanning leaky wave antenna based on ridge waveguide technique

\u672c\u53d1\u660e\u63d0\u4f9b\u4e00\u79cd\u57fa\u4e8e\u810a\u9699\u6ce2\u5bfc\u6280\u672f\u7684\u65e0\u9699\u626b\u63cf\u6f0f\u6ce2\u5929\u7ebf\uff0c\u5176\u5305\u62ec\uff1a\u9988\u6e90\u548c\u810a\u9699\u6ce2\u5bfc\u4f20\u8f93\u7ebf\u7ed3\u6784\uff1b\u6240\u8ff0\u810a\u9699\u6ce2\u5bfc\u4f20\u8f93\u7ebf\u7ed3\u6784\u4e3a\u4e0a\u3001\u4e2d\u3001\u4e0b\u4e09\u5c42\u7ed3\u6784\uff0c\u4e14\u8fdb\u4e00\u6b65\u5305\u62ec\uff1a\u4e0a\u5c42\u810a\u9699\u6ce2\u5bfc\u4e0a\u5e73\u677f(1)\uff0c\u4ecb\u8d28\u57fa\u7247(4)\uff0c\u4e0b\u5c42\u810a\u9699\u6ce2\u5bfc\u4e0b\u5e73\u677f(2)\uff0c\u82e5\u5e72\u65b9\u5f62\u63a2\u9488(3)\u548c\u810a\u7ebf(5)\uff1b\u8be5\u4e0a\u5c42\u810a\u9699\u6ce2\u5bfc\u4e0a\u5e73\u677f(1)\u4f4d\u4e8e\u8be5\u4e0b\u5c42\u810a\u9699\u6ce2\u5bfc\u4e0b\u5e73\u677f(2)\u4e4b\u4e0a\uff0c\u8be5\u4ecb\u8d28\u57fa\u7247(4)\u4f4d\u4e8e\u4e8c\u8005\u4e4b\u95f4\uff1b\u5728\u8be5\u4e0b\u5c42\u810a\u9699\u6ce2\u5bfc\u4e0b\u5e73\u677f(2)\u7684\u4e2d\u95f4\u4f4d\u7f6e\u8bbe\u6709\u4e00\u6761\u810a\u7ebf(5)\uff0c\u8be5\u9988\u6e90\u5206\u522b\u4f4d\u4e8e\u5176\u4e24\u7aef\uff0c\u5728\u8be5\u810a\u7ebf(5)\u7684\u4e24\u4fa7\u7b49\u95f4\u8ddd\u5206\u5e03\u82e5\u5e72\u8be5\u65b9\u5f62\u63a2\u9488(3)\uff0c\u7535\u78c1\u6ce2\u901a\u8fc7\u4e0a\u5c42\u810a\u9699\u6ce2\u5bfc\u4e0a\u5e73\u677f(1)\u7684\u6a2a\u5411\u77e9\u5f62\u975e\u8f90\u5c04\u69fd(6)\u548c\u7eb5\u5411\u77e9\u5f62\u8f90\u5c04\u69fd(7)\u8fdb\u884c\u8f90\u5c04\uff0c\u5e76 Spread along the ridge line (5).

【技术实现步骤摘要】
一种基于脊隙波导技术的无隙扫描漏波天线
本专利技术涉及天线
，特别涉及一种基于脊隙波导技术的无隙扫描漏波天线。
技术介绍
宽带无线通信、防撞雷达、调频扫描雷达、方向图合成等应用中一般要求扫描范围大，增益高，通常需要漏波天线。漏波天线属于行波天线的一种，通过周期性的排布辐射槽，可以轻易的设计各种高增益天线，且其结构简单，加工精度低，已得到广泛应用。传统的扫描天线主要包括机械扫描天线和电扫描天线。但是，机械扫描天线体积和重量大，便携隐蔽性差，高频段表面制造工艺要求高。而电扫描天线包括相控阵天线和频率扫描天线，其中，相控阵天线需要采用移相器调节天线单元的辐射相位，实现波束指向控制，但是移相器成本高，传输损耗大，且馈电网络过于复杂，难以加工，效率较低。漏波天线属于行波天线的一种，通过周期性的加载辐射单元，可以较为容易的设计各种高增益天线。目前漏波天线可以由波导、超材料、基片集成波导等技术实现，但均存在体积大、带宽窄、加工成本高、损耗大等缺陷。脊隙波导技术是近年来新发展的一种新型的传输线，与矩形波导传输线相比，其加工精度低，鲁棒性高，频带宽，在高频段的天线设计中优势明显。目前采用脊隙波导技术设计的天线种类较少，需要进一步充分利用脊隙波导优势，以降低高频段天线设计中存在的加工精度高，鲁棒性差，成本过高的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为解决对现有的波导漏波天线存在上述问题，本专利技术提供了一种基于脊隙波导技术的无隙扫描漏波天线，其包括：馈源和脊隙波导传输线结构；所述脊隙波导传输线结构为上、中、下三层结构，且进一步包括：上层脊隙波导上平板，介质基片，下层脊隙波导下平板，若干方形探针和脊线；在该上层脊隙波导上平板上等间距分布若干辐射槽，该上层脊隙波导上平板位于该下层脊隙波导下平板之上，该介质基片位于二者之间；在该下层脊隙波导下平板的中间位置设有一条脊线，该馈源分别位于该脊线的两端，在该脊线的两侧等间距分布若干该方形探针，电磁波通过上层脊隙波导上平板的辐射槽进行辐射，并沿着该脊线传播。若干个纵向矩形辐射槽等间距地开设在该上层脊隙波导上平板的中间位置，若干个横向矩形非辐射槽分别等间距地开设在若干个该纵向矩形辐射槽的两侧，且其中一侧的每个所述横向矩形非辐射槽位于另一侧的两个所述横向矩形槽之间，并与所述纵向矩形辐射槽相对；该纵向矩形辐射槽和该横向矩形非辐射槽均具有阻抗匹配特性。该上层脊隙波导上平板的一侧的横向矩形非辐射槽的数量大于其另一侧的横向矩形非辐射槽的数量。所述纵向矩形辐射槽的数量大于其一侧的所述横向矩形非辐射槽的数量；且所述纵向矩形辐射槽的数量大于其另一侧的所述横向矩形非辐射槽的数量。相邻的两个所述辐射槽之间的距离是15.5mm，相邻的两个所述纵向矩形辐射槽之间的距离是15.5mm，保证色散曲线不变，但是可以改变天线主波束的指向，影响辐射性能。该基于脊隙波导技术的无隙扫描漏波天线的工作频率为12GHz-18GHz，扫描范围为-20°-14°，随着工作频率的升高，该基于脊隙波导技术的无隙扫描漏波天线的主波束指向从后向前扫描，转换频率为14.7GHz。脊隙波导传输线结构的平面一维周期性结构阻带范围为11.66GHz-18.12GHz。脊隙波导传输线结构的平面二维周期性结构阻带范围为8.47GHz-25.85GHz。所述馈源为Ku频段标准矩形波导端口。所述方形探针的上表面为人造磁导体表面，且所述方形探针的高度为等高，用于阻止电磁波沿非脊线方向传播。所用介质基片的介电常数为1.96，低介电常数保证天线低损耗；该介质基片的厚度为1mm，确保该上层脊隙波导上平板与该下层脊隙波导下平板之间的距离等于该介质基片的厚度，且沿脊隙波导传输线保持不变。本专利技术的优点在于：首先通过合理设计脊隙波导传输线二维及一维周期性色散表，使天线满足工作于Ku波段的前提，该馈源端采用Ku频段标准矩形波导端口，以便于与其他波导端口集成。然后通过合理设计漏波天线辐射槽单元色散表，使天线具有从后向前的不间断的连续扫描能力。通过合理设计漏波天线的衰减常数，周期性的排布具有阻抗匹配特性的若干横向和纵向矩形辐射槽，通过端口相位延迟分析其色散表，用以表明该天线的主波束从后向前扫描，使天线增益较高。最后设计矩形波导转脊隙波导结构作为天线馈电端口，所设计转换器具有频带宽，衰减小的特点。该天线结构具有良好的辐射性能，成本低，易于工程实现。附图说明图1是本专利技术的一种基于脊隙波导技术的无隙扫描漏波天线的结构示意图图2是本专利技术的一种基于脊隙波导技术的无隙扫描漏波天线的上层脊隙波导上平板的俯视图图3是本专利技术的一种基于脊隙波导技术的无隙扫描漏波天线的下层脊隙波导下平板的俯视图图4是本专利技术的一种基于脊隙波导技术的无隙扫描漏波天线的脊隙波导传输线结构的平面二维周期性结构色散表的线图图5是本专利技术的一种基于脊隙波导技术的无隙扫描漏波天线的脊隙波导传输线结构的平面一维周期性结构色散表的线图图6是本专利技术的一种基于脊隙波导技术的无隙扫描漏波天线的下层脊隙波导下平板的局部放大图图7是本专利技术的一种基于脊隙波导技术的无隙扫描漏波天线辐射槽单元结构的色散表图8是本专利技术的一种基于阻带设计技术的无隙扫描漏波天线的辐射方向的线图图9是本专利技术的一种基于阻带设计技术的无隙扫描漏波天线的增益和副瓣电平的线图图10是本专利技术的一种基于阻带设计技术的无隙扫描漏波天线的散射参数回波损耗和正向传输系数的线图1、上层脊隙波导上平板2、下层脊隙波导下平板3、方形探针4、介质基片5、脊线6、横向矩形非辐射槽7、纵向矩形辐射槽具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。如图1，2和3所示，本专利技术提供了一种基于脊隙波导技术的无隙扫描漏波天线，其工作频率为12GHz-18GHz，扫描范围为-20°到+14°，平均增益为18dB,最大增益为22dB，天线副瓣电平小于-10dB，其极化方式为线极化；其包括：馈源和脊隙波导传输线结构；所述脊隙波导传输线结构为上、中、下三层结构，且进一步包括：上层脊隙波导上平板1，介质基片4，下层脊隙波导下平板2，若干方形探针3和脊线5；在该上层脊隙波导上平板1上等间距分布若干横向矩形非辐射槽6和若干纵向矩形辐射槽7，该上层脊隙波导上平板1位于该下层脊隙波导下平板2之上，该介质基片4位于二者之间；如图3所示，在该下层脊隙波导下平板2的中间位置设有一条脊线5，该馈源分别位于该脊线的左、右两端，在该脊线5的上、下两侧等间距分布若干该方形探针3，电磁波通过上层脊隙波导上平板1的该横向矩形非辐射槽6和该纵向矩形辐射槽7进行辐射，并沿着该脊线5传播。如图2所示，在该上层脊隙波导上平板1的中间位置等间距地开设若干个纵向矩形辐射槽7，并在若干个该纵向矩形辐射槽7的上、下两侧分别等间距地开设若干个横向矩形非辐射槽6，且其中下侧的每个所述横向矩形槽6位于上侧的两个所述横向矩形槽6之间，并与每个所述纵向矩形辐射槽7相对；这种交错放置能够有效降低交叉极化电平；该纵向矩形辐射槽7和该横向矩形非辐射槽6均具有阻抗匹配特性。如图2所示，该上层脊隙波导上平板位的上侧的横向矩形非辐射槽6的数量大于其下侧的横向矩形非辐射槽6的数量。如图2所示，所述纵向矩形辐射槽7的数量大于其上侧的所述横向矩形非辐射槽6的数量；且所述纵向矩形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于脊隙波导技术的无隙扫描漏波天线，其特征在于，其包括：馈源和脊隙波导传输线结构；所述脊隙波导传输线结构为上、中、下三层结构，且进一步包括：上层脊隙波导上平板(1)，介质基片(4)，下层脊隙波导下平板(2)，若干方形探针(3)和脊线(5)；在该上层脊隙波导上平板(1)上等间距分布若干横向矩形非辐射槽(6)和纵向矩形辐射槽(7)，该上层脊隙波导上平板(1)位于该下层脊隙波导下平板(2)之上，该介质基片(4)位于二者之间；在该下层脊隙波导下平板(2)的中间位置设有一条脊线(5)，该馈源分别位于该脊线(5)的两端，在该脊线(5)的两侧等间距分布若干该方形探针(3)，电磁波通过上层脊隙波导上平板(1)的该横向矩形非辐射槽(6)和该纵向矩形辐射槽(7)进行辐射，并沿着该脊线(5)传播。

【技术特征摘要】
1.一种基于脊隙波导技术的无隙扫描漏波天线，其特征在于，其包括：馈源和脊隙波导传输线结构；所述脊隙波导传输线结构为上、中、下三层结构，且进一步包括：上层脊隙波导上平板(1)，介质基片(4)，下层脊隙波导下平板(2)，若干方形探针(3)和脊线(5)；在该上层脊隙波导上平板(1)上等间距分布若干横向矩形非辐射槽(6)和纵向矩形辐射槽(7)，该上层脊隙波导上平板(1)位于该下层脊隙波导下平板(2)之上，该介质基片(4)位于二者之间；在该下层脊隙波导下平板(2)的中间位置设有一条脊线(5)，该馈源分别位于该脊线(5)的两端，在该脊线(5)的两侧等间距分布若干该方形探针(3)，电磁波通过上层脊隙波导上平板(1)的该横向矩形非辐射槽(6)和该纵向矩形辐射槽(7)进行辐射，并沿着该脊线(5)传播。2.根据权利要求1所述的一种基于脊隙波导技术的无隙扫描漏波天线，其特征在于，若干个纵向矩形辐射槽(7)等间距地开设在该上层脊隙波导上平板(1)的中间位置，若干个横向矩形非辐射槽(6)分别等间距地开设在若干个该纵向矩形辐射槽(7)的两侧，且其中一侧的每个所述横向矩形非辐射槽(6)位于另一侧的两个所述横向矩形槽(6)之间，并与所述纵向矩形辐射槽(7)相对；该纵向矩形辐射槽(7)和该横向矩形非辐射槽(6)均具有阻抗匹配特性。3.根据权利要求2所述的一种基于脊隙波导技术的无隙扫描漏波天线，其特征在于，该上层脊隙波导上平板(1)的一侧的横向矩形非辐射槽(6)的数量大于其另一侧的横向矩形非辐射槽(6)的数量。4.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：董兴超，王宏建，薛飞，刘洋，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：北京,11