申请/专利权人：陕西德罗斯电子信息技术有限公司

申请日：2021-05-19

公开（公告）日：2024-02-02

公开（公告）号：CN113300124B

主分类号：H01Q21/24

分类号：H01Q21/24;H01Q1/50

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.02.02#授权;2021.09.10#实质审查的生效;2021.08.24#公开

摘要：提出一种基于缝隙波导技术的右旋圆极化阵列天线，自下而上依次包括天线底板101、天线下板102、天线中板103和天线上板104，四者紧密贴合在一起构成缝隙阵列天线。电磁波在天线底板101的馈电端口线处产生，进一步通过耦合缝隙耦合进弯波导，再通过两个12功分器，将电磁波功分至四个过渡槽，再通过传输缝隙进入二级过渡槽，最后通过辐射缝隙，蜂窝辐射端口将电磁波辐射出去。本发明在馈电结构中通过功分器、过渡槽、传输缝隙组合，将电磁波功分至蜂窝阵列辐射端口；能够对多个缝隙进行辐射，从而降低天线的结构复杂程度，提高天线性能，降低馈线的整体损耗，具有传输损耗小，回波损耗低，工作带宽宽、拆装便利，能够同时保证整列的整体带宽。

主权项：1.基于缝隙波导技术的右旋圆极化阵列天线，其特征在于，所述天线自下而上依次包括天线底板101、天线下板102、天线中板103和天线上板104，四者紧密贴合在一起构成缝隙阵列天线；其中1天线底板101从天线底板101的下表面看，第一馈电端口201为贯穿天线底板101上下表面的通孔，其横截面形状根据需要确定，是矩形、圆形、椭圆或任意适当的形状；第一馈电端口201向上继续贯穿天线下板102，第一馈电端口201与天线下板102中E面弯波导307相连；第一馈电端口201能够位于天线底板101上的任意位置，只需避开安装与固定螺钉，以及天线底板101与天线下板102上除E面弯波导307和T型功分器310之外的所有开槽、开孔、突起；天线底板101长为L1，宽为W1；外接传输线与第一馈电端口201连接；天线底板101上的其它孔均用于装配和固定，位置任意，只需避开底板与下板上的所有开槽、开孔、突起；从天线底板101的上表面看，以天线底板101的俯视图表面的中心为坐标原点，建立直角坐标系o-xyz，x轴为水平轴，y轴为纵轴，z轴垂直穿过纸面，指向纸的正面；天线底板101以y轴为对称轴，左右两边分别具有一个功分器202，每个功分器202都配备有金属块203、第一金属柱204，此二者均用调节匹配；还配备有第一金属凹槽205、第二金属凹槽206，此二者均用于配合天线下板102调节匹配；对于左边功分器202而言：功分器202自上而下依次由呈凹槽状的上横部、竖部、中横部、下横部组成，其中，上横部为水平长条，其右端连接竖部上端；竖部为竖直长条，其下部连接下横部右端；中横部为水平长条，其左端连接于竖部中间位置；下横部为水平长条；上横部、下横部关于平行于x轴的轴线为对称；横部、竖部、中横部、下横部为一体化形成结构，四者之间无缝隙结合；上横部、竖部、中横部、下横部均为同种标准波导；上横部、竖部、中横部、下横部的宽度和深度需要符合波导的要求，长度根据效果调节；金属块203、第一金属柱204位于功分器202的中横部任意位置；其中，金属块203为加工凹槽状上横部、竖部、中横部、下横部时留下的金属柱；第一金属柱204同样为加工凹槽状上横部、竖部、中横部、下横部时留下的金属柱，第一金属柱204平行于天线底板101上、下表面的截面通常为矩形；由于金属块203、第一金属柱204都是在天线底板101上加工而成的，因此二者的最大高度均不超过天线底板101的上表面；第一金属凹槽205的个数和位置根据需要确定，不过，第一金属凹槽205的个数和位置必须与天线下板102上的第二金属凹槽206的个数和位置一致，所配置的第一金属凹槽205的个数和位置达到调节阻抗匹配的目的；第二金属凹槽206的个数和位置根据需要确定，不过，第二金属凹槽206的个数和位置必须与天线下板102上的第一匹配调节孔305的个数和位置一致，所配置的第二金属凹槽206的个数和位置达到阻抗匹配的目的；根据需要，金属块203、第一金属柱204、第一金属凹槽205、第二金属凹槽206平行于天线底板101上、下表面的截面形状和尺寸均根据需求确定，只需达到调节匹配，使传输的电磁信号满足需求的目的；2天线下板102从天线下板102的下表面看，以天线下板102仰视图表面的中心为坐标原点，建立直角坐标系o’-x’y’z’，x’轴为水平轴，y’轴为纵轴，z’轴垂直穿过纸面，指向纸的正面；第二馈电端口301与天线底板101中第一馈电端口201相通，因此，波导过渡孔303与天线底板101功分器202中横部最右端对应，第二馈电端口301与天线底板101中第一馈电端口201的位置对应；金属匹配调节块302位于第二馈电端口301内部，用于调节馈电匹配，金属匹配调节块302为一个长方体金属块，横跨第二馈电端口301，与天线下板102的上表面齐平，与天线下板102的下表面形成台阶状，使电磁信号更好地通过第二馈电端口301；金属匹配调节块302的高度根据需求调节；以y’轴为对称轴，左右两边分别具有一个波导过渡孔303、一对第一匹配调节孔305，一对第一辐射缝隙304，一对第二匹配调节孔306；波导过渡孔303自上而下贯穿天线下板102，波导过渡孔303内部有一个金属匹配调节台阶，用于调节T型功分器310到功分器202的电磁信号，金属匹配调节台阶横跨波导过渡孔303，与天线下板102的上表面齐平，与天线下板102的下表面形成台阶状，使电磁信号更好地通过波导过渡孔303，金属匹配调节台阶高度根据需求调节；天线下板102的波导过渡孔303、一对第一辐射缝隙304、一对第一匹配调节孔305、一对第二匹配调节孔306均关于y’轴对称、均自上而下贯穿天线下板102；对于y’轴左边而言：波导过渡孔303需与天线底板101的功分器202最右端连通；第一辐射缝隙304、第一匹配调节孔305、第二匹配调节孔306均为穿透天线下板102上下表面的通孔，第一辐射缝隙304用于传输由功分器202到波导传输槽311的电磁信号；以y’轴为对称轴，对y’轴左边而言：第一匹配调节孔305和第二匹配调节孔306的位置和数量分别与天线底板101的第二金属凹槽206、第一金属凹槽205对应，以调节匹配；第一辐射缝隙304的位置与天线底板101功分器202的上下横部最左端对应；从天线下板102的上表面看，以天线下板102俯视图表面的中心为坐标原点，建立直角坐标系o-xyz；一个E面弯波导307将第二馈电端口301与天线下板102上表面上的T型功分器310连通；E面弯波导307由竖部和横部组成，竖部最上端与横部最右端连接，E面弯波导307为凹槽；E面弯波导307竖部下端的位置对应于第二馈电端口301的位置；T型功分器310由横部和竖部组成，竖部上端与横部中间位置连通，在竖部中间位置留有第二金属柱308、横部上壁中间位置留有向下的突起309，二者均用于匹配调节，T型功分器310为凹槽；T型功分器310横部左右两端的位置分别对应于波导过渡孔303的位置；T型功分器310横部的左端与天线下板102左边缘之间具有一对或多对波导传输槽311，这些对波导传输槽311x轴坐标相同，平行于y轴延伸，且这些对波导传输槽311关于x轴对称分布；以y轴为对称轴，T型功分器310右边也具有一对完全相同、与左边对称分布的波导传输槽311；E面弯波导307、T型功分器310、波导传输槽311宽度和深度需要符合波导的要求，长度根据效果调节；第二馈电端口301、波导过渡孔303、第二金属柱308、突起309、第一匹配调节孔305和第二匹配调节孔306、第一辐射缝隙304的截面形状和尺寸均根据需求确定，只需达到调节匹配，使传输功率、相位满足需求；第一、第二匹配调节孔305、306的数量根据需求确定；第一、第二匹配调节孔305、306、第一辐射缝隙304需与功分器202连通；第一匹配调节孔305和第二匹配调节孔306的数量和位置分别天线底板101的第一金属凹槽205、第二金属凹槽206对应，第一辐射缝隙304的位置与天线底板101功分器202上下横部的最左端对应；保证功分器202中的电磁信号能够很好地到达波导传输槽311中；3天线中板103从天线中板103下表面看，其左右对称地布置两组第二辐射缝隙401，每组单独排成一列；第二辐射缝隙401自上而下贯穿天线中板103，与第一辐射槽402一一对应，对天线中板103左边的第二辐射缝隙401而言：第二辐射缝隙401包括自上而下排布的多个缝隙，缝隙的延伸方式和数量都不受限制，只要自上而下贯穿天线中板103即可，这组第二辐射缝隙401与波导传输槽311的位置对应，并且，第二辐射缝隙401沿x轴的宽度不能超过波导传输槽311沿x轴的宽度，缝隙的长度可变，偏转角度任意；从天线中板103上表面看，其左右对称地分布着两组第一辐射槽402，每个第一辐射槽402都相同；对左边而言：与左侧第二辐射缝隙401数量一致的第一辐射槽402均与x轴平行，各槽形状一致，其上下边沿均相互平行，其左右两侧均齐平，第一辐射槽402等间距地自上而下均匀分布；天线中板103上其它孔均用于固定及装配用；4天线上板104从天线上板104下表面看，以仰视图表面的中心为坐标原点，建立直角坐标系o”-x’y’z’；以y’轴为对称轴，左右各布置一个准周期性的N×M阵列第二辐射槽501；对左边而言：第二辐射槽501与蜂窝辐射端口502的数量和位置一一对应，第二辐射槽501形状为缝隙状；每个第二辐射槽501均为水平布置的、自上而下贯穿天线上板104的通孔；相同列上的第二辐射槽501等间隔排布，相邻列上下错位一定距离，以保证相同行中相邻两个缝隙上下错位；最外围的第二辐射槽501距离天线上板104的边缘保持一定距离；同一行中相邻两个缝隙需要上下错位，由此减少相邻辐射端口的耦合；缝隙矩阵排布及数量无具体限制，但必须左右对称；天线上板104的竖直对称轴的左右两侧的缝隙矩阵之间的水平间隔较其它列之间的水平间隔更大；缝隙矩阵的排布及数量以需达到高增，低反射、宽带工作的目的为准；从天线上板104上表面看，左右对称地分布着两个N×2M蜂窝阵列，每个蜂窝的形状和结构均完全相同，对左边而言：每个N×M蜂窝阵列均是由蜂窝辐射端口502构成；第二辐射槽501位于蜂窝辐射端口502的内部中心位置；蜂窝辐射端口502为凹槽；左右对称分布的蜂窝阵列之间的水平间隔较其它列之间的水平间隔更大。

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