【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天线，涉及一种两维尺寸可调的紧凑型谐振腔天线。
技术介绍
1、近年来，平板缝隙天线因其低剖面，可集成化，容易组阵等特点，受到了人们广泛关注与研究。缝隙天线是在波导、金属板、同轴线或谐振腔上开缝隙，电磁波通过缝隙向外部空间辐射的天线。其特点是重量轻，具有良好的平面结构，易于与安装物体共形。缝隙阵列天线的口径面幅度分布容易控制，口径面利用率高，可以实现低副瓣或极低副瓣。同时，缝隙天线还具有结构牢固、简单紧凑、易于加工、馈电方便、架设简单等优势。常用的缝隙天线分为微带缝隙天线和波导缝隙天线两种形式。微带缝隙天线由于其易共形、加工方便、成本低等优点得到广泛研究，但其损耗较大，功率容量低，效率不高。而波导缝隙阵列天线由于其低损耗、功率容量大、高辐射效率和性能稳定等一系列突出优点而得到广泛应用。
2、当波导中传输微波信号时，在金属波导内壁表面上将产生感应电流。波导缝隙开在波导壁上，当缝隙切断波导壁上的电流时就有电流流到波导外壁，同时在缝间激励起电场，缝间的电场可等效为沿缝轴的面电流分布，波导外壁的电流及缝上的磁流将向空间辐射电磁波。通常情况下单根波导阵列天线的宽度需要大于半个工作波长，避免电磁波传输截止；单根波导阵列天线的长度通常为半个波导波长的整数倍，而且每半个波导波长对应一个辐射缝隙，以此来提升天线的口径利用率。将单根波导阵列天线沿窄边平行排列，即可得到两维波导阵列天线。
3、根据波导传输的特点，波导天线在辐射缝隙规模不变的前提下，当波导宽度变大，波导波长会变小，相应的波导长度也需要缩短；而当波导宽
技术实现思路
1、本专利技术的技术方案用于解决如何在不降低天线口径效率的情况下实现波导天线的两维度尺寸收缩的问题。
2、本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
3、一种两维尺寸可调的紧凑型谐振腔天线，包括：馈电层结构(10)、耦合层结构(20)、谐振层结构(30)、极化转换层结构(40)，其中，馈电层结构(10)嵌入在耦合层结构(20)的下方，耦合层结构(20)嵌入在谐振层结构(30)的下方，极化转换层结构(40)堆叠在谐振层结构(30)的上方；馈电层结构(10)的h型空腔(102)与耦合层结构(20)的耦合腔(201)的外部底部开设的第一矩形槽(206)连通，耦合层结构(20)的耦合腔(201)与谐振层结构(30)的谐振腔(301)之间通过耦合层结构(20)的两个耦合缝(202)连通，谐振层结构(30)的谐振腔(301)与极化转换层结构(40)的四个极化转换腔(401)之间通过谐振层结构(30)的四个辐射缝(302)连通，在耦合层结构(20)的耦合腔(201)内部设置两组正交排布的十字形调节块(205)，在谐振层结构(30)的谐振腔(301)内部设置两组水平调节块(304)，通过十字形调节块(205)以及水平调节块(304)对耦合腔(201)及谐振腔(301)的调谐作用实现两维尺寸缩减，在极化转换层结构(40)中，由第一极化转换片(4012)、第二极化转换片(4013)构成的极化转换腔(401)用于将线极化信号转化为圆极化信号。
4、进一步地，所述的馈电层结构(10)是将长方体馈电波导(101)中加工出h型空腔(102)而成的，馈电层结构(10)上下开口贯穿。
5、进一步地，所述的耦合层结构(20)的耦合腔(201)的顶部中间位置、沿着长边方向开设有两个耦合缝(202)，在耦合腔(201)的内部的顶部中间位置、沿着短边方向设置有长方体调谐膜片(203)，在耦合腔(201)的内部顶部下方设置有两个耦合调谐金属块(204)，两个耦合调谐金属块(204)从耦合腔(201)的内部顶部向下延伸，两个耦合调谐金属块(204)分布在两个耦合缝(202)的同一侧，在耦合腔(201)的内部底部上方对称设置有两个正交排布的十字形调节块(205)。
6、进一步地，所述的谐振层结构(30)的谐振腔(301)的顶部开设有四个辐射缝(302)，四个辐射缝(302)形成2×2的阵列并且平行于谐振腔(301)的顶部矩形的边，谐振腔(301)的内部顶部下方设置有四个辐射调谐金属块(303)，四个辐射调谐金属块(303)从谐振腔(301)的内部顶部向下延伸，四个辐射调谐金属块(303)交错分布在四个辐射缝(302)的两侧，在谐振腔(301)的内部底部上方对称设置有两个水平调节块(304)，两个水平调节块(304)均平行于谐振腔(301)的底部矩形的边，谐振腔(301)的外部底部沿着与水平调节块(304)平行的方向开设第二矩形槽(305)，第二矩形槽(305)用于嵌入耦合腔(201)。
7、进一步地，所述的所述的极化转换层结构(40)包括四个极化转换腔(401)，四个极化转换腔(401)紧密组合形成2×2的阵列。
8、进一步地，所述的所述的极化转换腔(401)包括：极化转换腔壳体(4011)、2个第一极化转换片(4012)、2个第二极化转换片(4013)，所述的极化转换腔壳体(4011)为一个上下开口的矩形金属框，2个第一极化转换片(4012)与2个第二极化转换片(4013)分别竖直设置在矩形金属框内部的四个内表面上，其中2个第一极化转换片(4012)之间关于矩形金属框的中心呈中心对称分布，2个第二极化转换片(4013)之间关于矩形金属框的中心呈中心对称分布。
9、进一步地，所述的所述的耦合缝(202)为直缝、椭圆缝或h型缝中的一种。
10、进一步地，所述的所述的耦合调谐金属块(204)为长方体、圆柱体或者三棱柱体中的一种。
11、进一步地，所述的所述的辐射缝(302)为直缝、椭圆缝或h型缝中的一种。
12、进一步地，所述的所述的辐射调谐金属块(303)为长方体、圆柱体或者三棱柱体中的一种。
13、本专利技术的优点在于：
14、本专利技术的天线的h型空腔与耦合腔的外部底部开设的第一矩形槽连通，耦合腔与谐振腔之间通过耦合缝连通，谐振腔与四个极化转换腔之间通过四个辐射缝连通，在耦合腔内部设置两组正交排布的十字形调节块，在谐振腔内部设置两组水平调节块，通过十字形调节块及水平调节块对耦合腔及谐振腔的调谐作用实现两维尺寸缩减，极化转换腔用于将线极化信号转化为圆极化信号；本专利技术的天线具有体积小、辐射效率高、功率容量大等优点；
15、本专利技术的天线可采用铣加工工艺制作，加工工艺成熟，可靠性高，应用范围广，成本低；基于铣加工工艺，基于该天线单元的大规模天线阵列可以一体化加工，而不是对单元进行独立加工后再拼接，这种方式可以保证加工精度，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种两维尺寸可调的紧凑型谐振腔天线，其特征在于，包括：馈电层结构(10)、耦合层结构(20)、谐振层结构(30)、极化转换层结构(40)，其中，馈电层结构(10)嵌入在耦合层结构(20)的下方，耦合层结构(20)嵌入在谐振层结构(30)的下方，极化转换层结构(40)堆叠在谐振层结构(30)的上方；馈电层结构(10)的H型空腔(102)与耦合层结构(20)的耦合腔(201)的外部底部开设的第一矩形槽(206)连通，耦合层结构(20)的耦合腔(201)与谐振层结构(30)的谐振腔(301)之间通过耦合层结构(20)的两个耦合缝(202)连通，谐振层结构(30)的谐振腔(301)与极化转换层结构(40)的四个极化转换腔(401)之间通过谐振层结构(30)的四个辐射缝(302)连通，在耦合层结构(20)的耦合腔(201)内部设置两组正交排布的十字形调节块(205)，在谐振层结构(30)的谐振腔(301)内部设置两组水平调节块(304)，通过十字形调节块(205)以及水平调节块(304)对耦合腔(201)及谐振腔(301)的调谐作用实现两维尺寸缩减，在极化转换层结构(40)中，由第一极
2.根据权利要求1所述的两维尺寸可调的紧凑型谐振腔天线，其特征在于，所述的馈电层结构(10)是将长方体馈电波导(101)中加工出H型空腔(102)而成的，馈电层结构(10)上下开口贯穿。
3.根据权利要求1所述的两维尺寸可调的紧凑型谐振腔天线，其特征在于，所述的耦合层结构(20)的耦合腔(201)的顶部中间位置、沿着长边方向开设有两个耦合缝(202)，在耦合腔(201)的内部的顶部中间位置、沿着短边方向设置有长方体调谐膜片(203)，在耦合腔(201)的内部顶部下方设置有两个耦合调谐金属块(204)，两个耦合调谐金属块(204)从耦合腔(201)的内部顶部向下延伸，两个耦合调谐金属块(204)分布在两个耦合缝(202)的同一侧，在耦合腔(201)的内部底部上方对称设置有两个正交排布的十字形调节块(205)。
4.根据权利要求1所述的两维尺寸可调的紧凑型谐振腔天线，其特征在于，所述的谐振层结构(30)的谐振腔(301)的顶部开设有四个辐射缝(302)，四个辐射缝(302)形成2×2的阵列并且平行于谐振腔(301)的顶部矩形的边，谐振腔(301)的内部顶部下方设置有四个辐射调谐金属块(303)，四个辐射调谐金属块(303)从谐振腔(301)的内部顶部向下延伸，四个辐射调谐金属块(303)交错分布在四个辐射缝(302)的两侧，在谐振腔(301)的内部底部上方对称设置有两个水平调节块(304)，两个水平调节块(304)均平行于谐振腔(301)的底部矩形的边，谐振腔(301)的外部底部沿着与水平调节块(304)平行的方向开设第二矩形槽(305)，第二矩形槽(305)用于嵌入耦合腔(201)。
5.根据权利要求1所述的两维尺寸可调的紧凑型谐振腔天线，其特征在于，所述的所述的极化转换层结构(40)包括四个极化转换腔(401)，四个极化转换腔(401)紧密组合形成2×2的阵列。
6.根据权利要求5所述的两维尺寸可调的紧凑型谐振腔天线，其特征在于，所述的所述的极化转换腔(401)包括：极化转换腔壳体(4011)、2个第一极化转换片(4012)、2个第二极化转换片(4013)，所述的极化转换腔壳体(4011)为一个上下开口的矩形金属框，2个第一极化转换片(4012)与2个第二极化转换片(4013)分别竖直设置在矩形金属框内部的四个内表面上，其中2个第一极化转换片(4012)之间关于矩形金属框的中心呈中心对称分布，2个第二极化转换片(4013)之间关于矩形金属框的中心呈中心对称分布。
7.根据权利要求3所述的两维尺寸可调的紧凑型谐振腔天线，其特征在于，所述的所述的耦合缝(202)为直缝、椭圆缝或H型缝中的一种。
8.根据权利要求3所述的两维尺寸可调的紧凑型谐振腔天线，其特征在于，所述的所述的耦合调谐金属块(204)为长方体、圆柱体或者三棱柱体中的一种。
9.根据权利要求4所述的两维尺寸可调的紧凑型谐振腔天线，其特征在于，所述的所述的辐射缝(302)为直缝、椭圆缝或H型缝中的一种。
10.根据权利要求4所述的两维尺寸可调的紧凑型谐振腔天线，其特征在于，所述的所述的辐射调谐金属块(303)为长方体、圆柱体或者三棱柱体中的一种。
...【技术特征摘要】
1.一种两维尺寸可调的紧凑型谐振腔天线，其特征在于，包括：馈电层结构(10)、耦合层结构(20)、谐振层结构(30)、极化转换层结构(40)，其中，馈电层结构(10)嵌入在耦合层结构(20)的下方，耦合层结构(20)嵌入在谐振层结构(30)的下方，极化转换层结构(40)堆叠在谐振层结构(30)的上方；馈电层结构(10)的h型空腔(102)与耦合层结构(20)的耦合腔(201)的外部底部开设的第一矩形槽(206)连通，耦合层结构(20)的耦合腔(201)与谐振层结构(30)的谐振腔(301)之间通过耦合层结构(20)的两个耦合缝(202)连通，谐振层结构(30)的谐振腔(301)与极化转换层结构(40)的四个极化转换腔(401)之间通过谐振层结构(30)的四个辐射缝(302)连通，在耦合层结构(20)的耦合腔(201)内部设置两组正交排布的十字形调节块(205)，在谐振层结构(30)的谐振腔(301)内部设置两组水平调节块(304)，通过十字形调节块(205)以及水平调节块(304)对耦合腔(201)及谐振腔(301)的调谐作用实现两维尺寸缩减，在极化转换层结构(40)中，由第一极化转换片(4012)、第二极化转换片(4013)构成的极化转换腔(401)用于将线极化信号转化为圆极化信号。
2.根据权利要求1所述的两维尺寸可调的紧凑型谐振腔天线，其特征在于，所述的馈电层结构(10)是将长方体馈电波导(101)中加工出h型空腔(102)而成的，馈电层结构(10)上下开口贯穿。
3.根据权利要求1所述的两维尺寸可调的紧凑型谐振腔天线，其特征在于，所述的耦合层结构(20)的耦合腔(201)的顶部中间位置、沿着长边方向开设有两个耦合缝(202)，在耦合腔(201)的内部的顶部中间位置、沿着短边方向设置有长方体调谐膜片(203)，在耦合腔(201)的内部顶部下方设置有两个耦合调谐金属块(204)，两个耦合调谐金属块(204)从耦合腔(201)的内部顶部向下延伸，两个耦合调谐金属块(204)分布在两个耦合缝(202)的同一侧，在耦合腔(201)的内部底部上方对称设置有两个正交排布的十字形调节块(205)。
4.根据权利要求1所述的两维尺寸可调的紧凑型谐振腔天线，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗彦彬，汪伟，徐光辉，王小宇，郑雨阳，赵磊，郑治，孙远涛，孟儒，李祥菊，黄晓丽，李磊，王烁，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：
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