Ku频段宽频带波导裂缝天线制造技术

本实用新型专利技术公开的一种Ku频段宽频带波导裂缝天线，旨在提供一种剖面更低，更具小型化，更宽的波导裂缝天线。本实用新型专利技术通过下述技术方案实现：辐射波导层作为天线整体的第一层，第二层子阵馈电层通过耦合波导将天线划分为八个子阵，每个子阵分别对馈电裂缝（9）、辐射波导（6）进行馈电；第三层功分网络层连接第四层盖板形成完整的波导功分馈电网络，并且四层盖板将第一层，第二层、第三层功分网络和天线阵面限制在天线口径面内，第三层功分网络层通过天线馈电输出口（12）对整个天线进行馈，并通过馈电波导（11）对子阵分别进行加权，从而对整个天线E面进行加权。本实用新型专利技术的天线形式还可扩展为圆极化或单脉冲天线。

【技术实现步骤摘要】
Ku频段宽频带波导裂缝天线
本技术涉及一种Ku频段宽频带波导裂缝天线。
技术介绍
缝隙天线的重量轻、体积小，具有较低的剖面结构，易于与安装物体共形。波导裂缝阵列天线因其低剖面，效率高，易实现共形。缝隙阵列天线的口径面幅度分布容易控制，口径面效率高，可以实现低副瓣或极低副瓣。同时，缝隙天线还有结构紧凑、易于加工、馈电方便、架设简单等优势。缝隙天线一般用于微波波段的雷达、导航、电子对抗和通信等设备中，并因能制成共形结构而特别适宜于用在高速飞行器上。缝隙天线因其特点而被广泛应用于地面、舰载、机载、导航、气象、港管、信标和弹载雷达以及移动通信、卫星广播等领域。随着共形天线的理论和实践的发展，缝隙天线的使用将占有更加重要的地位。但缝隙天线带宽较窄，很小的缝隙加工误差会导致测试结果变坏，甚至会谐振偏移。由于加工精度不高，总会产生制造误差引起电性能的改变。另外理论处理所假定的条件与实际不完全一致，也会引起误差，使得天线最终实测结果与仿真存在很大的偏差。缝隙天线阵元的形式多种多样，这是由于波导场分布的特点使单个缝隙天线（阵元）的位置比较灵活，甚至只要附加适当的激励元件，就可使在不同辐射位置上的缝隙也变成辐射元。通常为了增强缝隙天线的方向性，在圆波导侧壁上按一定规律开多条尺寸相同的缝隙，即构成圆波导缝隙天线阵。波导缝隙全向天线，传统的设计方法主要有三种，第一种是单根矩形波导双面开设辐射缝隙的全向天线，这种种天线增益可达10dB以上，但是水平不圆度较差，在水平面增益差达2dB以上。第二种是由梯形波导缝隙天线组成的圆环阵，增益可以达到10dB以上，方位面不圆度小于6.5dB，这种中心馈电的波导缝隙圆环阵，结构复杂，加工难度较大。第三种是在圆波导的侧壁上开凿纵向辐射缝隙，通过调谐激励探针的方法来激励辐射缝隙，从而实现全向天线的性能，这种全向天线的不圆度较好，但是其增益一般只能做到5dB以下，并且结构比较复杂。
技术实现思路
本技术的任务是基于现有技术存在不足，提供一种剖面更低，更具小型化，更宽的频带宽度的Ku频段宽频带波导裂缝天线。本技术的目的可以通过下述技术方案予以实现，一种Ku频段宽频带波导裂缝天线，包括：辐射波导裂缝层，子阵馈电层和波导功分网络层，其特征在于：辐射波导层作为天线整体的第一层，第二层子阵馈电层通过耦合波导将天线划分为八个子阵，每个子阵分别对馈电裂缝9、辐射波导6进行馈电；第三层功分网络层连接第四层盖板形成完整的波导功分馈电网络，并且四层盖板将第一层，第二层、第三层功分网络和天线阵面限制在天线口径面内，第三层功分网络层通过天线馈电输出口12对整个天线进行馈，并通过馈电波导11对子阵分别进行加权，从而对整个天线E面进行加权。本技术相比于现有技术具有如下有益效果：剖面更低，更具小型化。本技术将天线阵面（包含所有馈电网络）限制在天线口径面内，即保证低剖面的同时，天线阵面的大小小于天线的口径面（即第一层天线辐射裂缝层）。为实现天线的高度集成化，将功分网络全部集成在天线上，天线辐射面以及整个馈电功分网络采用焊接的方式连接在一起，实现整个天线的高度集成，保证了天线的低剖面特性，从而做到体积小，重量轻。与传统波导缝隙天线相比,天线具有更低的剖面,且设计更容易、加工更简单。具有更宽的频带宽度。本技术经过详细的仿真计算，最终确定将40根垂直放置的具有辐射裂缝的波导划分为8个子阵，每个子阵5根波导，从而使得天线的频带宽度得到了一定程度的展宽，得到了一个较宽的频带范围。与传统波导缝隙天线相比,天线具有更宽的频带、更高的效率仿真结果表明，天线各方面性能优异，能够很大程度上取代目前广泛采用的传统波导缝隙阵天线，另外，天线形式还可扩展为圆极化或单脉冲天线。成本低。本技术将波导功分馈电网络和天线阵面限制在天线口径面内，形成通过馈电口8对整个天线进行馈电波的导功分馈电网络，对于原来采用的功分器和电缆级联起来的功分网络，减少了功分器的调试测试和配相等工作，使得小型Ku频段宽频带波导裂缝天线装配完成后无需进行调试工作，即可使用。由于省去了天线的调试工作，而降低了天线研制的成本。同时本技术将天线4层结构件加工好后依次序焊接或者螺接即可，成本可控制在较低程度。附图说明图1是本技术Ku频段宽频带波导裂缝天线正面的逐层局部剖视图。图2是图1的侧视图。图3是图1第一层辐射裂缝板的三维示意图。图4是图3的后视图。图5是图1第二层子阵馈电板的三维示意图。图6是图1第三层功分网络板的三维示意图。图7是图1第四层盖板的三维示意图。图8本技术Ku频段宽频带波导裂缝天线驻波仿真结果图。图中：1辐射裂缝板，2子阵馈电板，3波功分网络板，4盖板，5辐射缝隙，6辐射波导，7耦合缝隙，8耦合波导槽，9.馈电裂缝，10．E面折弯，11.馈电波导，12.天线馈电输出口，13.波导功分网络，14.负载。具体实施方式参阅图1、图2。在以下描述的优选实施例中，一种Ku频段宽频带波导裂缝天线，包括：辐射波导裂缝层，子阵馈电层和波导功分网络层，其中辐射缝隙5以竖向排列于天线阵面，辐射缝隙板背面开耦合波导槽8和耦合缝隙7。辐射波导层作为天线整体的第一层，第二层子阵馈电层通过耦合波导将天线划分为八个子阵，每个子阵分别对馈电裂缝9、辐射波导6进行馈电；第三层波导功分网络13将功率按一定比例分配给8个馈电波导11，第三层波导功分网络13连接第四层盖板4形成完整的波导功分馈电网络，第三层功分网络层通过天线馈电输出口12对波导功分网络13进行馈电，并通过馈电波导11分别对子阵进行加权，从而对整个天线E面进行加权。整个天线的装配按辐射裂缝板1、子阵馈电板2、波功分网络板3、盖板4的次序自上到下焊接或者螺接而成。参阅图3。第一层辐射裂缝板1可以是在一块长小于600mm，宽小于150mm，厚小于20mm的铝板板材上沿宽度方向制有40个列阵排列的波导腔体。在其正面按仿真模型参数制有400条辐射缝隙5。在板材反面制有耦合缝隙7。之所以选择这样的结构形式和加工方式是基于减少结构分层数量的考虑。如采用铣槽加盖形式，将增加一层分层，从而增加了装配配合的难度。采用设计中的线切割腔体形式，则二层合二为一，减少了装配复杂度。再则板宽度方向尺寸在150mm以内，对于线切割来说比较容易达到，没有工艺和技术瓶颈。辐射裂缝板是整个波导缝隙腔体的基础，同时也是子阵馈电板、功分网络板的安装载体，是整块天线刚强度的基础。因此在背面除了馈电的缝隙外，还设计有减重槽和加强筋，以及安装功分网络板的螺纹孔，如需焊接则需要确定相应的焊接工艺线。参阅图3～图7。第二层子阵馈电板2、第三层功分网络板3和第四层盖板4则使用铝板铣削加工即可，安装时步骤为：第二层子阵馈电板2与第一层辐射裂缝板1进行螺接或者焊接；第三层功分网络板3螺接或者焊接在第二层子阵馈电板2的背面；第四层盖板4螺接或者焊接在第三层功分网络板3的背面，即可完成天线的装配。参阅图8。利用AnsoftH本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ku频段宽频带波导裂缝天线，包括：辐射波导裂缝层，子阵馈电层和波导功分网络层，其特征在于：辐射波导层作为天线整体的第一层，第二层子阵馈电层通过耦合波导将天线划分为八个子阵，每个子阵分别对馈电裂缝（9）、辐射波导（6）进行馈电；第三层功分网络层连接第四层盖板形成完整的波导功分馈电网络，并且四层盖板将第一层，第二层、第三层功分网络和天线阵面限制在天线口径面内，第三层功分网络层通过天线馈电输出口（12）对整个天线进行馈，并通过馈电波导（11）对子阵分别进行加权，从而对整个天线E面进行加权。/n

【技术特征摘要】
1.一种Ku频段宽频带波导裂缝天线，包括：辐射波导裂缝层，子阵馈电层和波导功分网络层，其特征在于：辐射波导层作为天线整体的第一层，第二层子阵馈电层通过耦合波导将天线划分为八个子阵，每个子阵分别对馈电裂缝（9）、辐射波导（6）进行馈电；第三层功分网络层连接第四层盖板形成完整的波导功分馈电网络，并且四层盖板将第一层，第二层、第三层功分网络和天线阵面限制在天线口径面内，第三层功分网络层通过天线馈电输出口（12）对整个天线进行馈，并通过馈电波导（11）对子阵分别进行加权，从而对整个天线E面进行加权。


2.如权利要求1所述的Ku频段宽频带波导裂缝天线，其特征在于：整个天线按辐射裂缝板（1）、子阵馈电板（2）、波功分网络板（3）、盖板（4）的次序自上到下焊接或者螺接而成。


3.如权利要求1所述的Ku频段宽频带波导裂缝天线，其特征在于：第一层辐射裂缝板（1）是在一块铝板板材上沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱俊辉，许小玲，王书斌，谢兰军，游志平，
申请(专利权)人：零八一电子集团有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51