传输TEltl模的要求，即大于λ/2，其中λ = c/f, λ为工作波长，c为自由空间光速，f为工作频率。调整斜隔栅的角度可以调整喇叭天线单元的极化角(线极化)；调整斜隔栅的宽度、间距以及波导的口径尺寸，可以调节喇叭天线单元的驻波特性。通常情况下在12GHz可以获得IGHz左右的带宽，带宽8%左右。
[0039]参见图4，是变台阶脊波导同轴变换器3。所述变台阶脊波导同轴变换器3是后向的波导同轴变换，同轴馈线口 5从变换器的波导端面出来，匹配块6位于变台阶脊波导同轴变换器3的顶部端面腔内、变台阶阻抗变换器7连接变台阶脊波导同轴变换器3的底部和同轴馈线口 5，其目的是形成一个环与靠近短路壁的磁流进行耦合，因此变台阶脊必须与波导壁良好接触，脊宽约为波导长边的1/3。在X波段，最后一段脊位于波导的中心，其厚度是有限的，因此很难利用螺纹孔紧固，采用导电胶可以比较好地实现探针和脊的连接。
[0040]参见图5，为图1转90度示意图，也是本实用新型所述变张角翼板实现圆极化的原理图。所述斜隔栅使得只有垂直于斜隔栅的场才能够通过，被斜隔栅分割的几个通道，中间最大的必须满足基模的传输条件。45°斜极化(线极化)代表其可以分成相等的垂直V和水平H分量，相位相等。但随着其沿着z向传输，因为垂直极化分量在翼板之间是均匀分布，其Z向传输系数β与自由空间传输常数相同，β = 231/λ ;而水平极化分量在翼板之间是余弦分布，横向传输常数与翼板之间的间隔h有关，为kT= 31 /h。而变张角的翼板之间的间隔是变化的，与Z有关，为h(z)，因此H分量Z向传输常数β2= (2 3i/A)2-(3i/h)2,两者的传输常数不同，因此传输一段距离后相位不再相等，合适的距离后两者相差90°。很显然，h(z)越小，垂直分量与水平分量的传输常数相差越大，因此，为了不过分增加天线的厚度，翼板一般先平行延伸一段，再变张角。当然也不希望张角太大，增加口面相位差(垂直口径方向)。
[0041]本实施例所述圆极化精密近进仰角天线工作在X波段，中心频率&为9.1GHz?
[0042]实施例2
[0043]参见图6、图7，本实施例是由八个圆极化精密近进仰角天线构成的小型相控阵，其中每个圆极化精密近进仰角天线为一个单元。所述小型相控阵的单元间距与喇叭天线单元的口径大小相同，各个单元紧密排列，单元间距小于λ，八对翼板合成为一对，八个圆极化精密近进仰角天线的同轴馈线口互不干涉，分别与后端的T/R连接，没有任何合成或圆极化网络。通过调节斜隔栅的倾角，可以调节其圆极化轴比，同时调节波导口径使得驻波也达到最优化。
[0044]图9是圆极化精密近进仰角天线小阵水平面方向图，水平面主极化波瓣宽度30°，圆极化轴比0.7dB，交叉极化达_30dB。
[0045]图10是圆极化精密近进仰角天线小阵驻波曲线图。
[0046]图11是圆极化精密近进仰角天线小阵圆极化轴比图。
[0047]图12是圆极化精密近进仰角天线小阵天线单元之间的耦合图，这种耦合会随着距离增加逐渐减小，最近的单元之间的耦合小于-20dB。
[0048]本实施例所述圆极化精密近进仰角天线的小型相控阵工作在X波段，中心频率&为9.1GHzο其圆极化精密近进仰角天线单元的尺寸与实施例1相同。
[0049]实施例3
[0050]参见图8，圆极化精密近进仰角天线的大型相控阵是由128个圆极化精密近进仰角天线并联组成，其中每个圆极化精密近进仰角天线为一个单元。与实施例2同理，各个单元紧密排列，单元间距小于λ，翼板合成为一对，各天线单元同轴馈线口互不干涉，分别与后端的T/R连接，无需任何合成或圆极化网络。
[0051]圆极化精密近进仰角天线的大型相控阵，其仰角天线预仰角可调，扫描角±10°，实现方位覆盖30°，工作于圆极化。因为精密近进雷达方位天线的水平扫描范围共30°，所以保证了精密近进雷达的全天候工作。
[0052]采用翼板结合45°斜极化的喇叭天线单元最简便地满足了精密近进雷达的要求，采用馈电波导口增加斜隔栅的喇叭天线单元集合变台阶脊波导同轴变换，效率高，单元之间耦合小，整个阵列性能良好，无需任何合成或圆极化网络，实现形式简便。
[0053]圆极化精密近进仰角天线的大型相控阵，具有128个天线单元，其长度达到3.2m,分成了 4段加工，每段32个单元，口径825mm，32个斜隔栅单元整体加工，波导同轴变换单独加工，翼板焊接固定。
[0054]本实施例所述圆极化精密近进仰角天线的大型相控阵工作在X波段，中心频率&为9.1GHzο其圆极化精密近进仰角天线单元的尺寸与实施例1相同。
[0055]以上所述内容是本实用新型所述的圆极化精密近进仰角天线及相控阵实施例，并不限于本实用新型，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做若干简单推演与替换，均包含在本实用新型的权利要求书所确定的实用新型保护范围之内。
【主权项】
1.圆极化精密近进仰角天线，其特征在于:由喇叭天线单元(2)、变台阶脊波导同轴变换器(3)和一对翼板(I)组成；所述喇叭天线单元(2)为具有斜隔栅的喇叭天线，实现固定倾斜角的斜极化；喇叭天线单元的馈电端连接着变台阶脊波导同轴变换器的传输端，喇叭天线单元的辐射端连接着一对翼板；所述一对翼板的一端相互平行，与喇叭天线单元连接，另一端具有张角α，两块翼板呈喇叭状；所述一对翼板既压窄天线水平波瓣宽度，同时实现圆极化；所述圆极化精密近进仰角天线工作于X频段。
2.根据权利要求1所述的圆极化精密近进仰角天线，其特征在于:所述喇叭天线单元(2)的辐射口为喇叭状，其馈电口由三根斜隔栅分成四个部分，中间两个部分相当于一种波导的截面，其长度满足工作频段内传输TEltl模的要求，即大于λ/2，其中λ =c/f,其中λ为工作波长，c为自由空间光速，f为工作频率。
3.根据权利要求1所述的圆极化精密近进仰角天线，其特征在于:所述一对翼板平行端的两块翼板之间的间距h与喇叭天线单元口径相同，翼板张角α为10°?40°。
4.根据权利要求1所述的圆极化精密近进仰角天线，其特征在于:由一个以上所述圆极化精密近进仰角天线并联组成圆极化精密近进仰角天线的相控阵。
5.根据权利要求4所述的圆极化精密近进仰角天线，其特征在于:由八个所述圆极化精密近进仰角天线并联组成圆极化精密近进仰角天线的小型相控阵，所述小型相控阵工作在X波段，中心频率fQ为9.1GHz ο
6.根据权利要求4所述的圆极化精密近进仰角天线，其特征在于:由128个所述圆极化精密近进仰角天线并联组成圆极化精密近进仰角天线的大型相控阵，所述大型相控阵工作在X波段，中心频率f0为9.1GHz，方位覆盖30°。
【专利摘要】本实用新型涉及精密近进仰角天线及相控阵。包括翼板、喇叭天线单元、变台阶脊波导同轴变换器。翼板既能压缩波瓣宽度，又可以通过调整其长度和翼板间距实现圆极化。喇叭天线单元的馈电波导口的斜隔栅实现45°斜极化。非常适合应用于精密近进雷达仰角天线，或者应用于天线口径相差较大的场合，或者类似于精密近进雷达，需要方位和仰角天线分别测量两个方向角分辨率的场合。斜隔栅的角度并不是45°最优，可根据波导口径，隔栅的宽度、数量和间隔进行调整，需要考虑利用铣床加工时因为铣刀尺寸形成的圆弧对最终结果的影响。再加上变台阶脊波导同轴变换，就可以构成相控阵精密近进雷达仰角天线，无需任何合成或圆极化网络。同轴探针与脊的连接采用导电胶。
【IPC分类】H01Q3-30, H01Q3-26
【公开号】CN204315728
【申请号】CN201420759335
【发明人】胡卫东, 金秀梅, 刘鲁军, 蔡安娜
【申请人】安徽四创电子股份有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月5日