低损耗脊间隙波导-间隙波导小型化转换器、馈电网络的制作方法

本发明属于毫米波雷达系统领域，具体涉及一种低损耗脊间隙波导-间隙波导小型化转换器，在雷达天线领域具有巨大的应用价值。

背景技术：

1、在阵列天线设计中，天线单元和馈电网络的设计是两个至关重要的部分。通常为了保证天线大角度扫描以及高频段性能，天线单元组阵一般采用较小的单元间距，因此这就给馈电网络设计带来了巨大的挑战。常用的微带馈电网络形式有微带线、带状线、平行双线、共面波导等形式，虽然微带形式馈电网络结构简单、剖面低、易于加工，然而在毫米波频段，介质板介电常数的不稳定、介质板的高损耗、微带的低功率容量等限制了其广泛应用。

2、为了提升微带形式的应用范围，基片集成波导(siw)，基片集成同轴线(sicl)等结构被提出，虽然在这些结构中，电磁波能量被严格限制在封闭墙体中，但是由于电磁波能量是沿着介质传输，不可避免的带来了较高的损耗，并且介质板在大功率能量传输中也难以长时间保证性能稳定。通常为了保证带宽、功率容量、性能和结构稳定，馈电网络多采用波导形式，然后由于波导宽边较宽，通常采用较大的组阵单元间距或者e面功分器形式来实现波导馈电网络，然而随着频率升高，不可避免的出现尺寸过小，装配制造困难等缺点。并且采用波导形式，产品性能过度依赖焊接工艺，制造成本高，设计周期长，难以广泛应用。在波导基础上，一种基于电磁带隙结构的间隙波导形式被提出，这种结构利用了电磁带隙结构的阻带特性，使得能量只能在上下层盖板之间传输，而且不需要焊接，极大地节约了制造成本，在毫米波及以上频段，获得了广泛应用。

3、目前国内外针对间隙波导和脊间隙波导做了大量的研究工作，但大部分都集中在间隙波导网络设计和脊间隙波导馈电网络设计，并且多为单层网络设计，有关多层间隙波导和多层脊间隙波导网络设计的有关报道较少，因为通常脊间隙波导到间隙波导难以实现低损耗、宽带、小型化转换。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：

2、为了解决阵列天线中小组阵间距馈电网络设计问题，并减小馈电网络传输损耗，提升雷达系统的作用距离。本发明提供一种结构简单、尺寸小、匹配带宽宽、损耗低的低损耗脊间隙波导-间隙波导小型化转换器，可有效实现阵列天线小间距组阵设计，并提高天线阵列和馈电网络的集成度，同时能在工程实践中被大量推广应用。

3、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

4、一种低损耗脊间隙波导-间隙波导小型化转换器，其特征在于，包括脊间隙波导、耦合结构、匹配结构和间隙波导；

5、所述脊间隙波导与间隙波导采用叠层设计，两者之间通过耦合结构耦合信号；在所述脊间隙波导和所述间隙波导内均设有匹配结构。

6、本发明进一步的技术方案：所述脊间隙波导与间隙波导共用中间金属盖板，在金属盖板上设有耦合结构。

7、本发明进一步的技术方案：所述耦合结构为十字型耦合槽。

8、本发明进一步的技术方案：所述脊间隙波导的匹配结构包括：在上层金属盖板上设有上层匹配结构；在金属脊的一端设有阶梯变换结构。

9、本发明进一步的技术方案：所述的上层匹配结构为台阶结构。

10、本发明进一步的技术方案：所述间隙波导的匹配结构包括：在下层金属盖板上设有下层匹配结构。

11、本发明进一步的技术方案：所述下层匹配结构为台阶结构。

12、本发明进一步的技术方案：还包括位于脊间隙波导的上层销钉围墙、位于间隙波导的下层销钉围墙。

13、本发明进一步的技术方案：还包括位于上层销钉围墙之间的上层末端金属销钉结构、位于下层销钉围墙之间的下层末端金属销钉结构。

14、一种馈电网络，其特征在于包括权利要求1-8任一项所述低损耗脊间隙波导-间隙波导小型化转换器、功分器、脊间隙波导、间隙波导、波导同轴转换器，所述低损耗脊间隙波导-间隙波导小型化转换器的脊间隙波导端连接脊间隙波导，所述低损耗脊间隙波导-间隙波导小型化转换器的间隙波导端连接间隙波导，脊间隙波导连接功分器。

15、本发明的有益效果在于：

16、本发明提供的一种低损耗脊间隙波导-间隙波导小型化转换器，设计了阶梯过渡结构和十字型耦合槽结构，解决了脊波导到波导的宽带、小型化、低损耗转换问题；同时使用采用了电磁带隙结构，免除了复杂、昂贵的金属焊接工艺，使得多层金属结构馈电网络的制造难度大大简化。并且由于波导结构固有的高通属性，同时对低频电磁波能量具有隔离作用；所设计的宽带、低损耗、小型化转换器为阵列天线宽带、大角度扫描、馈电网络集成设计特性等提供一种新的设计思路。

技术特征：

1.一种低损耗脊间隙波导-间隙波导小型化转换器，其特征在于，包括脊间隙波导、耦合结构、匹配结构和间隙波导；

2.根据权利要求1所述的一种低损耗脊间隙波导-间隙波导小型化转换器，其特征在于，所述脊间隙波导与间隙波导共用中间金属盖板，在金属盖板上设有耦合结构。

3.根据权利要求2所述的一种低损耗脊间隙波导-间隙波导小型化转换器，其特征在于，所述耦合结构为十字型耦合槽。

4.根据权利要求1所述的一种低损耗脊间隙波导-间隙波导小型化转换器，其特征在于，所述脊间隙波导的匹配结构包括：在上层金属盖板上设有上层匹配结构；在金属脊的一端设有阶梯变换结构。

5.根据权利要求4所述的一种低损耗脊间隙波导-间隙波导小型化转换器，其特征在于，所述的上层匹配结构为台阶结构。

6.根据权利要求1所述的一种低损耗脊间隙波导-间隙波导小型化转换器，其特征在于，所述间隙波导的匹配结构包括：在下层金属盖板上设有下层匹配结构。

7.根据权利要求6所述的一种低损耗脊间隙波导-间隙波导小型化转换器，其特征在于，所述下层匹配结构为台阶结构。

8.根据权利要求1所述的一种低损耗脊间隙波导-间隙波导小型化转换器，其特征在于，还包括位于脊间隙波导的上层销钉围墙、位于间隙波导的下层销钉围墙。

9.根据权利要求8所述的一种低损耗脊间隙波导-间隙波导小型化转换器，其特征在于，还包括位于上层销钉围墙之间的上层末端金属销钉结构、位于下层销钉围墙之间的下层末端金属销钉结构。

10.一种馈电网络，其特征在于包括权利要求1-8任一项所述低损耗脊间隙波导-间隙波导小型化转换器、功分器、脊间隙波导、间隙波导、波导同轴转换器，所述低损耗脊间隙波导-间隙波导小型化转换器的脊间隙波导端连接脊间隙波导，所述低损耗脊间隙波导-间隙波导小型化转换器的间隙波导端连接间隙波导，脊间隙波导连接功分器。

技术总结
本发明涉及一种低损耗脊间隙波导‑间隙波导小型化转换器、馈电网络，属于毫米波雷达系统领域。用于解决阵列间距过小，馈电网络难以设计的问题，并降低脊间隙波导与间隙波导转换的损耗、减小转换结构的尺寸。该转换结构由脊波导、间隙波导、过渡结构、匹配结构、缝隙耦合结构等构成。本发明采用了一种阶梯过渡脊结构、十字型缝隙耦合结构和台阶匹配结构来实现脊间隙波导到间隙波导的宽带转换，成功实现了脊间隙波导到脊波导的低损耗传输，且体积较小，易于集成。

技术研发人员：蔡明波,冯洋,宗耀,高坤,王祎彬
受保护的技术使用者：西安电子工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25