天线及其加载扼流槽的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种天线及其加载扼流槽，该天线加载扼流槽包括至少两节矩形沟槽，所述多节矩形沟槽高低组合排列，并整体向内旋转。该结构应用在天线上不仅可以抑制方位面方向图的副瓣和后瓣，降低对周边电磁环境的干扰，更可以改变方位面的主瓣，大幅降低方位面波瓣宽度，实现波束赋形满足一定区域覆盖要求。本发明天线包括如上所述的天线加载扼流槽，该天线加载扼流槽位于天线口径两侧。天线加载扼流槽的添加扩大了天线的有效辐射口径，改变辐射口径的场分布，降低了天线方位面的波瓣宽度，影响了天线方位面的方向图。
【专利说明】
天线及其加载扼流槽
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信，尤其是指无线通信中的一种微波天线的加载扼流槽。
【【背景技术】】
[0002]在天线上使用扼流槽是实现天线方向图可调控的一种重要方式，特别是现在通讯系统要求微波天线要实现一定的区域覆盖，并满足一定的包络要求，这就需要通过使用扼流槽来调控它的方向图来实现区域覆盖。由于扇形天线的口径场呈一定分布，在不使用扼流槽或者使用传统的横向矩形环扼流槽的情况下，天线的有效辐射口径并没有改变，它的波瓣宽度的最小值可根据波瓣宽度的计算公式计算得出(此处取最小的均匀分布)大约等于78.77°。假设目标波瓣宽度要求为30°，在实际运用中由于传统的横向矩形环扼流槽不能通过增加天线的有效辐射口径来降低它的波瓣宽度，不能满足一定区域覆盖的辐射要求。
[0003]所以，提供一种新的能够大幅度降低天线波瓣宽度，并且能够实现一定区域覆盖的扼流槽实为必要。
【
【发明内容】
】
[0004]本发明的目的是提供一种结构简单，性能优越的天线加载扼流槽。
[0005]本发明另一目的是提供一种性能优越的波瓣宽度降低的天线。
[0006]本发明是这样实现的:
[0007]提供一种天线加载扼流槽，其包括多节矩形沟槽，所述至少两节矩形沟槽高低组合排列，并整体向内旋转。该结构应用在天线上不仅可以抑制方位面方向图的副瓣和后瓣，降低对周边电磁环境的干扰，更可以改变方位面的主瓣，大幅降低方位面波瓣宽度，实现波束赋形满足一定区域覆盖要求。
[0008]优选的，该矩形沟槽整体想你内旋转角度b，优选的，13的范围是O?90度。
[0009]优选的，所述矩形沟槽一般有2?6节，最好3节，节数与极化方向和区域覆盖要求相关。
[0010]优选的，该天线加载扼流槽的槽深slot_h取值为1/4波长。
[0011]优选的，该天线加载扼流槽的槽宽slot_w取值为1/8波长。
[0012]优选的，该天线加载扼流槽的槽间距slot_d取值为1/4波长。
[0013]优选的，该天线加载扼流槽的外形呈V型。加工简单，减小体积和材料使用。
[0014]本发明还提供一种天线，其包括如上所述的天线加载扼流槽，该天线加载扼流槽位于天线口径两侧。天线加载扼流槽的添加扩大了天线的有效辐射口径，改变辐射口径的场分布，降低了天线方位面的波瓣宽度，影响了天线方位面的方向图。
[0015]优选的，该天线加载扼流槽位于天线口径两侧对称设置。
[0016]优选的，该天线加载扼流槽与天线辐射口径形成角度。
[0017]优选的，该天线加载扼流槽紧贴天线口径的边缘。使扼流槽两端距离固定，符合波束赋形效果。
[0018]对比现有技术，本发明具有以下优点:
[0019]不仅可以抑制方位面方向图的副瓣和后瓣，降低对周边电磁环境的干扰，更可以改变方位面的主瓣，大幅降低方位面波瓣宽度，实现波束赋形满足一定区域覆盖要求。此夕卜，该扼流槽可以通过开型材模的方式来降低生产成本，保证了产品的一致性、可靠性，可批量生产，适于推广应用。
【【附图说明】】
[0020]图1为本发明天线加载扼流槽的结构示意图；
[0021 ]图2为本发明天线加载扼流槽的侧视图；
[0022]图3为本发明天线加载扼流槽的旋转角度对比示意图；
[0023]图4为本发明天线加载扼流槽的槽深、宽、间距示意图；
[0024]图5为本发明天线加载扼流槽安装在天线上的示意图；
[0025]图6为频率范围为24?30GHz的现有技术扇形天线的用电磁三维仿真软件得出的方位面方向图；
[0026]图7为频率范围为24?30GHz的扇形天线加上本发明天线加载扼流槽后，用三维仿真软件得出的方位面方向图；
[0027]图8为频率范围为24?30GHz的扇形天线加上本发明天线加载扼流槽后，实际远场测试得出的方位面方向图。
【【具体实施方式】】
[0028]请参阅图1?3，本发明天线加载扼流槽100包括多节矩形沟槽110，所述多节矩形沟槽110高低组合排列，并整体向内旋转。请参考图3，图中沿横向方向为X轴，竖向为Y轴，沿矩形沟槽110长度方向为Z轴，多节矩形沟槽110整体沿Z轴旋转一定角度b，b的范围是O?90度。该天线加载扼流槽的外形呈V型。
[0029]该结构应用在天线上不仅可以抑制方位面方向图的副瓣和后瓣，降低对周边电磁环境的干扰，更可以改变方位面的主瓣，大幅降低方位面波瓣宽度，实现波束赋形满足一定区域覆盖要求。
[0030]请参阅图4，该天线加载扼流槽的槽深slot_h、槽宽slot_w、槽间距slot_d均与波长有关，在本实施例中，该天线加载扼流槽的槽深slot_h取值为1/4波长，该天线加载扼流槽的槽宽s lot_w取值为I /8波长，该天线加载扼流槽的槽间距s lot_d取值为I /4波长。
[0031]本实施例中三个矩形沟槽110的宽度sI ο t_w、槽间距s I ο丨_(1是一样的，槽深度slot_h由于矩形沟槽高低有相对位置变化，所以深度都不一样的，矩形沟槽110整体的旋转角度b与目标要求有关，比如扇形包络要求30° /60° /90°。那么它的旋转角度也是不一样的，从波瓣宽度计算公式可看出30°相对于60°旋转稍微大一些，90° —般旋转角度为0°，旋转角度的大小与添加扼流槽后的实际有效口径(等效a)有关。实现一定的波瓣宽度，a越大它的旋转角度越小。考虑到成本以及区域覆盖要求，一般矩形沟槽数目为3?5 Ja与扼流槽的矩形沟槽数、扼流槽的槽深、槽的高低组合度，以及天线本身的口径有关，也会兼顾天线的波束赋形)。并不是说满足ETSI SS3的30°的扇形天线包络要求的扼流槽，只是稍微旋转一下它的角度就可以再原有天线基础上就满足ETSI SS3 60°的包络，也是需要做些尺寸的调整(主要是为了实现波束赋形)。具体数值也需要用到三维电磁仿真软件作出优化调整。最终扼流槽的槽间距8101:_(1为4.01]1111，槽宽8101:为3.21]1111，槽深8101:_11在调整方向图后它的高度不一，不做具体数值说明。
[0032]请参阅图5，为本发明天线加载扼流槽安装在天线口径两侧的示意图，并且对称设置，紧贴天线口径的边缘，并与辐射口径形成一定角度，其原理类似于波纹喇叭。天线加载扼流槽的添加扩大了天线的有效辐射口径，改变辐射口径的场分布，降低了天线方位面的波瓣宽度，影响了天线方位面的方向图。有效口径的尺寸可以认为接近于图2中a值(a值，根据经验公式和目标要求角度确定，比如30度，那么30 = 180/姑0.88*A/a可以算出一个大致的a值，λ—般为中心频点的波长，最后还是整体优化)。靠近口径的两节矩形沟槽主要是实现驻波匹配和波束赋形，远离口径的矩形槽主要是控制主瓣的波瓣宽度和方向图。
[0033]请参阅图6?8。要实现较小的波瓣宽度可通过(理论计算公式180Λ*0.88*A/a)增加天线的有效辐射口径来降低波瓣宽度。本发明天线加载扼流槽的使用大大增加了天线的有效辐射口径，从而降低了天线方位面的波瓣宽度(图7的波瓣宽度比图6波瓣宽度减小了60° 左右)，实现了一定的波束赋形且满足ETSI(European Telecommunicat1ns StandardsInstitute:欧洲电信标准化协会)的SS3包络要求，如图7和图8所示，重点体现在波瓣宽度、前后比、主瓣和副瓣方向图上。
[0034]与传统的横向矩形环扼流槽相比，本发明天线加载扼流槽的优势在于它能大大降低方位角方向图的波瓣宽度，影响主瓣、副瓣、后瓣的方向图来对波束赋形。此项功能使得本发明天线加载扼流槽在需要实现一定区域覆盖的微波天线工程上具有重要的推广意义。
[0035]以上所述仅为本发明的较佳实施例，本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明技术方案上的等效变换均属于本发明保护范围之内。
【主权项】
1.一种天线加载扼流槽，其特征在于，其包括至少两节矩形沟槽，所述多节矩形沟槽高低组合排列，并整体向内旋转。2.如权利要求1所述的天线加载扼流槽，其特征在于，该矩形沟槽整体向内旋转角度b。3.如权利要求1所述的天线加载扼流槽，其特征在于，该双旋转矩形加载扼流槽的槽深slot_h取值为1/4波长。4.如权利要求1所述的天线加载扼流槽，其特征在于，该双旋转矩形加载扼流槽的槽宽slot_w取值为1/8波长。5.如权利要求1所述的天线加载扼流槽，其特征在于，该双旋转矩形加载扼流槽的槽间距slot_d取值为1/4波长。6.如权利要求1所述的天线加载扼流槽，其特征在于，该双旋转矩形加载扼流槽的外形呈V型。7.一种天线，其特征在于，其包括如权利要求1?6任一项所述的天线加载扼流槽，该天线加载扼流槽位于天线口径两侧。8.如权利要求7所述的天线，其特征在于，该双旋转矩形加载扼流槽位于天线口径两侧对称设置。9.如权利要求7所述的天线，其特征在于，该双旋转矩形加载扼流槽与天线辐射口径形成角度。10.如权利要求7所述的天线，其特征在于，该双旋转矩形加载扼流槽紧贴天线口径的边缘。
【文档编号】H01Q19/02GK106058487SQ201610516689
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】张鹏, 李毅响, 邱尔雅, 宋彦, 韩茜, 陈玉权
【申请人】广东通宇通讯股份有限公司