一种采用双抛物柱面馈电的宽带毫米波波导缝隙天线的制作方法

本实用新型属于天线技术领域，具体涉及一种采用双抛物柱面馈电的宽带毫米波波导缝隙天线。

背景技术：

随着微波技术的不断突破，其应用逐渐向多元化及更高频段发展，一个显著的变化是向毫米波及太赫兹频段发展，并且逐步得到应用，作为毫米波系统的关键部件天线，面临着新的挑战和技术难度。其主要体现在：1、在毫米波频段，导体损耗和介质损耗比低频要大得多，如在低频常用的微带天线，由于馈线的损耗很严重，微带天线很难组成较大的阵列，整个天线的效率也不高。那么，如何设计出高辐射效率的毫米波天线成为一个难题；2、低轮廓天线的要求，现在很多应用领域，无论是雷达还是通信，都希望天线尺寸小而且高度低。原来高效的反射面天线无法满足要求；3、宽带天线的要求，在毫米波频段，各种应用都是宽带系统，需要天线也具有较高的相对带宽，而波导缝隙天线常用的缝隙耦合馈电带宽较窄，难以满足要求，功分馈电虽然带宽较宽，但结构复杂、设计难度大。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的设计难点和要求，本实用新型提供一种采用双抛物柱面馈电的宽带毫米波波导缝隙天线，拓宽了馈电宽度，简化了馈电网络，提高了辐射效率。

为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种采用双抛物柱面馈电的宽带毫米波波导缝隙天线，包括辐射层及设置在辐射层下面的馈电网络层，所述辐射层由上下两块金属板及设置在上下两块金属板两侧之间的金属抛物柱面构成，上下两块金属板之间设置多个金属面从而分割成多个矩形波导，每个波导上开有辐射缝；馈电网络层由上下两块金属板及设置在上下两块金属板两侧之间的金属抛物柱面构成，上下两块金属板之间设有馈电网络。

进一步，所述馈电网络包括馈电波导及设置在馈电波导两侧的H面喇叭，两个H面喇叭通过T型功分器与馈电波导相连接。

进一步，辐射层的下金属板与其两侧金属抛物柱面之间以及馈电网络层的上金属板与其两侧金属抛物柱面之间均设有将下面馈电网络层的电磁能量耦合到辐射层的缝隙。

进一步，每个波导上沿纵轴开设多个辐射缝，每个辐射缝为矩形缝隙。

进一步，多个辐射缝分别位于波导中心线的两边，交错布置，且纵向相邻两个辐射缝之间相距半个波导波长。

进一步，辐射层的两个金属抛物柱面的焦距相差1/4个波长，以满足电磁能量分别通过金属抛物柱面反射后耦合到每个辐射单元相位必须相同的要求。

进一步，两个H面喇叭的辐射口面分别位于两个金属抛物柱面的焦点处。

进一步，辐射层的两个金属抛物柱面和馈电网络层的两个金属抛物柱面分别相连,且相连的金属抛物柱面焦距相等。

本实用新型的有益技术效果在于：

(1)本实用新型采用双抛物柱面馈电的天线，简化了馈电网络，降低了成本；拓宽了馈电宽带，提高辐射效率；

(2)结构简单，使用方便，且在整个频带内，波束没有倾斜；

(3)可应用到毫米波雷达领域。

附图说明

图1是本实用新型天线的结构示意图；

图2是辐射层的结构示意图；

图3是馈电网络层的结构示意图；

图4是回波损耗图；

图5是天线辐射效率图；

图6是天线方向图。

图中：

1、4-上金属板 2、3-下金属板 5-馈电波导 21、22、41、42-金属抛物柱面 23、29-辐射缝 24、25、26-金属面 27、28、43、44-缝隙 51、52-H面喇叭

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

如图1所示，是本实用新型提供的采用双抛物柱面馈电的宽带毫米波波导缝隙天线，该天线包括上下两层，上层为辐射层，下层为馈电网络层。

如图2所示，是本实用新型的辐射层，该辐射层由上金属板1、下金属板2以及设置在上金属板1和下金属板2两侧之间的金属抛物柱面21和金属抛物柱面22组成。上金属板1与下金属板2之间放置多个金属面24、25、26，多个金属面将辐射层分割成多个矩形波导，每个波导上沿纵轴开设矩形辐射缝23、29，辐射缝23与辐射缝29分别位于波导中心线的两边，交错布置，且纵向相邻两个辐射缝之间相距半个波导波长。为了提高辐射效率，每个波导上设置多个辐射缝，从而组成辐射阵列天线。另外，在下金属板2与两侧金属抛物柱面21、22之间有缝隙27、28，此缝隙能够把下面馈电网络层的电磁能量耦合到辐射层。

如图3所示，是本实用新型的馈电网络层，该馈电网络层由下金属板3、上金属板4以及设置在下金属板3、上金属板4两侧的金属抛物柱面41、金属抛物柱面42组成。下金属板3与上金属板4之间设有馈电网络，该馈电网络包括馈电波导5、设置在馈电波导5两侧的H面喇叭51、52，两个H面喇叭51结构尺寸完全相同，可通过一个T型功分器与馈电波导5相连。

其中，H面喇叭51的辐射口面位于金属抛物柱面41的焦点处，H面喇叭52的辐射口面位于金属抛物柱面42的焦点处，这两个金属抛物柱面的作用是把H面喇叭辐射的球面波变成平面波。金属抛物柱面51、52的焦距相差1/4个波长，以满足电磁能量分别通过金属抛物柱面反射后耦合到每个辐射单元相位必须相同的要求。上金属板4与金属抛物柱面41、42之间有缝隙43、44，此缝隙可以把下面馈电网络层的电磁能量耦合到辐射层。

另外，金属抛物柱面21与金属抛物柱面41相连，并且焦距相等，金属抛物柱面22与金属抛物柱面42相连，并且焦距相等。辐射层的下金属板2与馈电网络层的上金属板4相连。

本实用新型双抛物柱面馈电的宽带毫米波波导缝隙天线的工作过程如下：馈入的电磁能量通过T型功分器分别激励两个H面喇叭51、52向两边辐射，辐射的电磁波经金属抛物柱面41、42反射再经过金属抛物柱面41、42和馈电网络层上金属板4之间的缝隙耦合到辐射层，最后通过辐射层的矩形缝隙辐射。

下面以ka波段的波导缝隙天线为例进行说明：

如图4所示，回波损耗，以-13dB的回波损耗为参考点，覆盖23.6GHz-25.6GHz，带宽2GHz。由此说明，本实用新型的天线，带宽宽。

如图5所示，为辐射效率，整个带宽内辐射效率都大于70％，最高可达84％。由此说明，本实用新型的天线，辐射效率高。

如图6所示，为中心频率归一后的方向图。其中实线为H面方向图，其第一副瓣电平值低于17dB，虚线为E面方向图,其第一副瓣电平值低于18dB。

本实用新型采用双抛物柱面馈电的宽带毫米波波导缝隙天线并不限于上述具体实施方式，本领域技术人员据本实用新型的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本实用新型的技术创新范围。