一种宽带赋形波导缝隙阵列天线的制作方法

本发明涉及缝隙阵列天线的技术领域，特别涉及一种宽带赋形波导缝隙阵列天线。

背景技术：

如图1所示，传统的波导缝隙阵列天线由于具有口径利用率高、可靠性好、结构简单紧凑、电气性能优良的特点，广泛应用于雷达、卫星通信、机械导弹等领域。在应用过程中，经常会用到赋形方向图这一参数，如图2所示，传统的赋形方向图是通过移相网络来实现赋形功能，且波导缝隙阵列天线的辐射阵面是整体耦合馈电。但是，波导缝隙阵列天线的带宽始终受到限制。

目前，为了拓展波导阵列天线的带宽，通常采用将辐射面分成若干区域，以达到拓展带宽的目的。但是，在分区的同时，又产生了移相网络耦合的问题，并始终无法得到解决。

技术实现要素：

本发明的目的在于，为了解决上述现有的波导阵列天线存在的缺陷，本发明提供了一种宽带赋形波导缝隙阵列天线，所述宽带赋形波导缝隙阵列天线的辐射阵面分为若干辐射子阵，每个所述辐射子阵包括：若干辐射波导及其对应的若干波导移相器，耦合子阵和馈电波导；所述若干波导移相器位于所述若干辐射波导之上，所述耦合子阵位于所述若干波导移相器之上，且与所述若干波导移相器呈十字型；所述馈电波导位于所述耦合子阵之上，且与所述耦合子阵呈十字型。一个所述辐射子阵对应一个所述耦合子阵，一个所述耦合斜缝对应一个所述波导移相器，且每个所述耦合斜缝与每个所述波导移相器之间呈十字型。

所述波导移相器进一步包括若干移相波导，所述若干移相波导位于所述波导移相器的表面上。

所述耦合子阵进一步包括若干耦合波导和耦合斜缝，所述耦合波导之间开有所述耦合斜缝。

所述耦合斜缝的谐振长度和倾斜角度均取决于所述耦合斜缝对应的等效电阻。

所述宽带赋形波导缝隙阵列天线进一步包括功分器，用于对每个所述辐射子阵的馈电波导统一分配和馈电。

所述耦合子阵采用hfss全波分析软件，根据所述耦合斜缝的耦合量和s参数，优化耦合斜缝的缝隙结构参数，所述耦合斜缝的缝隙结构参数包括：耦合斜缝的谐振长度和倾斜角度。

所述馈电波导采用hfss全波分析软件，根据所述馈电斜缝的等效电阻和s参数，优化馈电斜缝的缝隙的谐振长度和倾斜角度。

每个所述波导移相器给对应的所述辐射子阵分别移相和相位补偿，达到赋形移相功能，每个辐射子阵中的若干所述波导移相器均由所述耦合子阵馈电，再由所示馈电波导对所述耦合子阵馈电，使得所述宽带赋形波导缝隙阵列天线具有宽带和赋形方向图的综合要求，具有重要的使用价值。

利用遗传算法，得到所述阵列天线赋形方向图需要的口面场幅相分布，通过所述波导缝隙阵列天线的口面场幅相分布，确定耦合斜缝的等效电阻和耦合斜缝的谐振长度，进一步确定相位移相器的长度和宽度，达到所述波导移相器的相位补偿，再根据赋形方向图要求的相位补偿和采用不同波导宽度、相位不同的原理，调节移相波导的宽度，达到所需要的波导移相器的相位要求和赋形相位补偿，达到赋形相位移相功能。

基于此，将所述辐射阵面分为若干个辐射子阵，每个所述辐射子阵采用各自的波导移相器，所述波导移相器形成赋形移相网络，在所述辐射子阵面和所述耦合子阵之间增加了赋形移相网络，用于赋形相位补偿；不同于传统的赋形阵的单个赋形移相网络，替代传统单个辐射阵面来拓展天线带宽。

本发明采用将所述辐射阵面分成若干个辐射子阵，拓展天线带宽，外加赋形移相网络达到宽带赋形天线方向图，非常利于雷达、通讯等需要赋形方向图以及宽带天线的使用要求。

本发明的优点在于：本发明具有赋形方向图的功能，同时和一般不分区的赋形缝隙阵相比，具有更大的带宽；本发明整体结构紧凑，成本较低，易于工程实现和应用。本发明还具有宽带和赋形方向图的综合要求，具有重要的使用价值；本发明将整个辐射阵面分为若干辐射子阵，各个辐射子阵分别进行馈电，既满足了天线方向图赋形又拓展了天线带宽。

附图说明

图1为传统非赋形波导缝隙阵局部结构示意图；

图2为不分区赋形方向图波导缝隙阵结构示意图；

图3为本发明的一种宽带赋形波导缝隙阵列天线的结构示意图；

图4为本发明的一种宽带赋形波导缝隙阵列天线的侧视图；

图5为本发明的一种宽带赋形波导缝隙阵列天线的赋形方向图；

图6为本发明的一种宽带赋形波导缝隙阵列天线的驻波系数随频率变化的曲线图；

图7为现有的不分区的波导缝隙阵列天线的驻波系数随频率变化的曲线图。

附图标识：

1、辐射波导2、波导移相器

3、耦合子阵4、馈电波导

5、移相波导6、耦合波导

7、耦合斜缝

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。

本发明提出的一种宽带赋形波导缝隙阵列天线，将所述辐射阵面平均分为四个辐射子阵，并用四个波导移相器给四个辐射子阵分别移相，通过所述耦合子阵给所述波导移相器耦合馈电，再由所示馈电波导对所述耦合子阵馈电。

为实现上述目的，本发明采用全波分析方法设计和分析所述宽带赋形波导缝隙阵列天线，可用于常见的各种微波频段，在本实施例中，以ku微波频段为例，采用13.9ghz的工作频率，所述辐射波导、所述耦合波导、所述馈电波导的尺寸均为14.38*4毫米；所述耦合波导面板厚度为0.8毫米，耦合缝隙宽度为1.6毫米，且为降低加工难度，所述耦合缝隙末端均采用半圆头替代矩形头，所述半圆头的直径为1.6毫米。

如图3和4所示，本发明提供了一种宽带赋形波导缝隙阵列天线，所述宽带赋形波导缝隙阵列天线的辐射阵面分为四个辐射子阵，每个所述辐射子阵包括：若干辐射波导1，四个波导移相器2，耦合子阵3，馈电波导4；所述四个波导移相器并排放置，且均位于所述若干辐射波导1之上，所述耦合子阵3位于所述四个波导移相器2之上，且与所述四个波导移相器2呈十字型；所述馈电波导4位于所述耦合子阵3之上，且与所述耦合子阵3呈十字型。

如图4所示，所述波导移相器2进一步包括若干移相波导5，所述若干移相波导5位于所述波导移相器2的表面上。

如图1和4所示，所述耦合子阵3进一步包括若干耦合波导6和耦合斜缝7，所述耦合波导6之间开有所述耦合斜缝7。

一个所述辐射子阵对应一个所述耦合子阵3，一个所述耦合斜缝7对应一个所述波导移相器2，且每个所述耦合斜缝7与每个所述波导移相器2之间呈十字型。

所述耦合斜缝的谐振长度和倾斜角度均取决于与所述耦合斜缝7对应的等效电阻。

所述宽带赋形波导缝隙阵列天线进一步包括功分器，用于对每个所述辐射子阵的馈电波导4统一分配和馈电。

所述耦合子阵3采用hfss全波分析软件，根据所述耦合斜缝7的耦合量和s参数，优化耦合斜缝的缝隙结构参数，所述耦合斜缝的缝隙结构参数包括：耦合斜缝的谐振长度和倾斜角度。

所述馈电波导采用hfss全波分析软件，根据馈电斜缝的等效电阻和s参数，优化馈电斜缝的缝隙的谐振长度和倾斜角度。

每个所述波导移相器2给对应的所述辐射子阵分别移相和相位补偿，达到赋形移相功能，每个辐射子阵中的若干所述波导移相器2均由所述耦合子阵3馈电，再由所示馈电波导5对所述耦合子阵3馈电，使得所述宽带赋形波导缝隙阵列天线具有宽带和赋形方向图的综合要求，具有重要的使用价值。

采用遗传算法，得到所述阵列天线赋形方向图需要的口面场幅相分布，通过所述波导缝隙阵列天线的口面场幅相分布，确定所述耦合斜缝7的等效电阻和耦合斜缝的谐振长度，进一步确定相位移相器的长度和宽度，达到所述波导移相器2的相位补偿，再根据赋形方向图要求的相位补偿和采用不同波导宽度、相位不同的原理，调节移相波导的宽度，达到所需要的所述波导移相器2的相位要求和赋形相位补偿，并达到赋形相位移相功能。

基于此，将所述辐射阵面分为若干个辐射子阵，每个所述辐射子阵采用各自的所述波导移相器2，所述波导移相器2形成赋形移相网络，在所述辐射子阵面和所述耦合子阵3之间增加了赋形移相网络，用于赋形相位补偿；不同于传统的赋形阵的单个赋形移相网络，替代传统单个辐射阵面来拓展天线带宽。

本发明采用将所述辐射阵面分成若干个辐射子阵，拓展天线带宽，外加赋形移相网络达到宽带赋形天线方向图，非常利于雷达、通讯等需要赋形方向图以及宽带天线的使用要求。

如图5所示，为本发明的新型宽带赋形波导缝隙阵天线方向图，可以看出在13.9ghz频率上赋形方向图副瓣电平分别为-23db和-16db，增益为29.23db。

如图6所示，为本发明的所述宽带赋形波导缝隙阵列天线的驻波系数随频率变化曲线，反应驻波带宽特性，可以看到波导缝隙阵赋形方向图驻波系数在1.5以下的带宽为330mhz，而如图7所示，为现有的赋形波导缝隙阵天线的驻波系数随频率变化曲线，在同样结构不分区的情况下，可以看到波导缝隙阵赋形方向图驻波系数1.5以下带宽为220mhz。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。