专利名称：高增益低损耗x波段船舶导航雷达天线的制作方法
技术领域：
本实用新型属于波导缝隙阵列天线领域，涉及一类高增益低损耗船舶导航天线，具体地说是一种高增益低损耗的X波段船舶导航雷达天线。
背景技术：
船舶导航雷达是保障船舶航行的雷达，用以观测周边的岸线、浮标以及其它船舶等物体，并确定其方位以避免碰撞等。几乎所有海上航行的船舶都安装了该雷达，根据海面上的特殊环境以及雷达目标探测准确性的要求，船舶导航雷达的天线一般均采用水平极化下的扫帚型波束。由于波导缝隙阵列天线具有易实现水平极化和扫帚波束，并具有高增益和低旁瓣等特性，因而在船用雷达中常常被采用。为获得较高的雷达分辨率，通常采用较长的波导缝隙阵天线，而为提高天线的辐射效率，对于较长的波导缝隙阵天线常采用波导端口馈电方式。这样的馈电方式有太长的馈电波导，结构繁琐，同时增加了馈电的传输损耗，也降低了天线结构的平衡性，增加了伺服系统的设计难度。另外，天线负载终端也致使部分电磁能量被负载吸收，降低了天线的效率。因此，有必要对该类天线的馈电方式以及天线结构进行改进，在保证其它指标满足实际应用的条件下，降低传输损耗、提高天线的效率。
实用新型内容本实用新型提供一种高增益低损耗X波段船舶导航雷达天线，以及一种简易阻抗匹配调节的同轴波导转换装置。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:高增益低损耗的X波段船舶导航雷达天线主要由谐振式波导缝隙阵列天线、扇形喇叭、垂直极化滤波器、同轴波导转换装置、短路活塞以及阵列分隔板构成。缝隙波导(I)是主辐射体波导的窄边开有54个斜缝，缝隙的分布实现高增益、低旁瓣和窄水平波束。扇形喇叭(2)用以减小垂直方向的波束、提高增益。垂直极化滤波器(3)用以滤除垂直极化的电磁波。易阻抗匹配调节的同轴波导转换装置(4)是天线的馈电部分，这样的空气介质同轴线没有介质损耗，而且相比于一般的1200mm的X波段船用导航天线缩短了馈电线的长度，很大程度上减小了传输损耗。短路活塞(5)位于波导两端，方便天线调节测试。阵列分隔板(14)加在缝隙波导的场强最强区和较强区，用于减小缝隙之间的耦合，可以进一步改善天线的旁瓣电平。本实用新型的有益效果是:本实用新型采用易阻抗匹配调节的同轴线在天线的中间馈电，与传统的馈电方式相比，减小了波导传输损耗，另外采用谐振式的波导缝隙阵列天线，避免了吸收负载对电磁能量的吸收损耗，提高了天线的效率。由于天线采用了中心馈电结构，天线左右对称，因而天线的重心点也是天线的馈电点和转动点，天线转动时更加平稳，缝隙设计更加简单。同时，采用阵列分隔板改善天线旁瓣，结构简单。
图1高增益低损耗的X波段船舶导航天线结构三维示意图。[0007]图2缝隙波导结构示意图。图3扇形喇叭截面视图。图4空间垂直极化滤波器结构示意图。图5同轴波导转换以及馈电接口的结构示意图。图6图5的右视剖视图，聚四氟乙烯用于固定同轴线。图7波导的可调节短路活塞。图8整个天线的驻波比仿真曲线图。图9整个天线的E面增益方向图。图10整个天线的H面增益方向图。
具体实施方式
参照图1。上述天线用同轴线在缝隙波导的中间馈电。整个天线可用铜、铝等金属材料制成。参照图2。缝隙波导采用长22.86mm,宽10.16mm的标准波导。参照图3。扇形喇机的厚度可取0.5mm 0.8mm。参照图4。垂直极化滤波器的厚度可取0.5mm 1mm。参照图6。同轴线的内导体半径大小为1.75mm,夕卜导体的内半径(6)大小为4.5mm,填充介质为空气。同轴线内导体的一端(7)使用螺纹结构，该螺纹结构主要是为了将同轴线内导体与波导(8)固定在一起，同时采用该结构方便对同轴线的内导体进行调节。在同轴线内导体与波导(8)的转换接口部分，为了使其阻抗匹配，采用了阶梯式结构(9)，也可采用渐变式等其他阻抗匹配结构。另外，在波导(8)宽边加一螺钉(10)以完善阻抗匹配，也可以用多螺钉完善阻抗匹配。为了改善天线的带宽，与波导缝隙连接处的同轴线外导体内半径(12)大小设计为6_。在同轴线内半径(6)与内半径(12)之间的过渡段,加一介质
(11)(聚四氟乙烯)，通过调节介质的形状，可改善阻抗匹配，增加频带宽度。同时，该介质也能确保同轴线内导体始终处于同轴线的中心位置，不产生偏移。同轴线的一端(13)也使用了螺纹结构，该结构既能够固定同轴线的外导体，也能够固定介质(U)。本发明中的同轴波导转换器传输损耗很低，驻波小于1.2的频带宽度大于IOOMHz，完全满足实际应用。参照图7，可调节的短路活塞尺寸比波导的内尺寸小0.1mm 0.5mm，确保了塞能够在波导里灵活移动，同时也避免了活塞与波导之间的缝隙过大带来损耗。这种短路活塞的方式可以降低对天线加工精度的要求，便于天线测试时对天线进行再次调节。本天线在组装时，首先将零件(I)波导缝隙安装在扇形喇叭结构(2)的槽内，再将空间垂直极化滤波器(3)安装在喇叭结构的颈部。而后再安装短路活塞(5)以及阵列分隔板(14)。这样天线的主体部分就已经形成。最后再安装上天线的同轴馈电部分(4)。考虑实际天线安装的可行性，馈电部分和天线主体采用螺纹结构结合。总体装配图见图1。本实用新型的长度为1200mm，VSWR < 1.5的频率覆盖范围是9.320GHz_9.448GHz。天线的增益为28.5dB，第一旁瓣电平小于-20.5dB，10。以内的交叉极化小于_51.5dB，水平半功率波束宽度为1.7°，垂直半功率波束宽度为27°。
权利要求1.一种长度为1200mm的高增益低损耗X波段船舶导航雷达天线，主要由谐振式波导缝隙阵列天线、扇形喇叭、垂直极化滤波器、同轴波导转换装置、短路活塞以及阵列分隔板构成，其特征是:天线缝隙阵列用三个阵列分隔板隔开，天线采用易阻抗匹配调节的同轴线馈电。
2.根据权利要求1所述的高增益低损耗X波段船舶导航雷达天线，其特征是:三个阵列分隔板分别放在波导缝隙的中间位置，以及距波导缝隙中间200mm-300mm的左右两边，将阵列分成4部分，分隔板不能覆盖波导上的缝隙。
3.根据权利要求1所述的高增益低损耗X波段船舶导航雷达天线，其特征是:采用同轴线在谐振式波导缝隙阵列天线的中心位置馈电，同轴线内导体一端采用螺纹结构，同轴线内导体在缝隙波导内的插入深度可以自由调节。
4.根据权利要求1所述的高增益低损耗X波段船舶导航雷达天线，其特征是:同轴波导转换装置的转换部分用四个半径递减的圆盘构成，四个圆盘依次同心堆叠在转换接口的矩形波导宽边中心位置，同轴线内导体从四个圆盘的中心穿过。
专利摘要本实用新型公开一种长度为1200mm的高增益低损耗X波段船舶导航雷达天线。该天线主要采用谐振式波导缝隙阵列天线、垂直极化滤波器、喇叭天线、同轴波导转换等技术。与传统相同长度的船舶导航雷达天线相比，本实用新型以较短的易阻抗匹配调节的同轴线馈电方式取代传统的较长波导管单端馈电方式，减小了传输损耗和天线的设计难度，同时提高了天线结构上的稳固性。另外，本实用新型通过阵列分隔板将缝隙阵列分成四部分，有效的降低了天线的旁瓣。
文档编号H01Q1/52GK203166096SQ20132004442
公开日2013年8月28日 申请日期2013年1月28日 优先权日2013年1月28日
发明者葛俊祥, 成浩, 于兵, 潘安, 周勇 申请人:南京信大电子科技有限公司