本实用新型涉及天线领域，尤其是一种波束宽度可调节的平板缝阵天线。
背景技术：
：波导缝阵天线是指在波导宽壁或窄壁上切开窄缝产生电磁波辐射的天线，每个切开的窄缝即为天线的一个波导缝隙单元，波导缝阵天线由于具有结构紧凑、重量轻、加工方便、成本低、增益高和容易实现低副瓣要求等显著优点而被广泛使用，其中比较常用是平板缝阵天线，平板缝阵天线一般指在波导宽壁上切开窄缝产生电磁波辐射的天线。在天线辐射方向中通常都有多个波束，其中增益最大的瓣称为主瓣，其余称为副瓣，主瓣两半功率点之间的夹角定义为天线方向图的波瓣宽度，即波束宽度，平板缝阵天线的波束宽度在天线设计完成后将成为固定属性，不能变化，想增加其波束宽度只能通过减少单元数量重新设计的方法，但是减少单元数量将造成天线阵面有效口径减小，而口径大小直接影响平板缝阵天线的增益性能，因此这种方法需要在天线增益方面作出牺牲，天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，是天线最重要的参数之一，因此这种牺牲在实际应用中将不能接受。相控阵天线是由许多辐射单元排阵所构成的定向天线，各单元的幅度激励和相位关系可控，典型的相控阵天线利用数字控制移相器改变天线阵元相位分布来实现波束的快速扫描，从而实现波束展宽的目的，其改变波束宽度的灵活性是提高天线自适应能力的重要措施，单元移向的控制原则一般为：Δ＝360*d*sinθ/λ，其中，d为单元间距，λ为工作波长，θ为波束转变角，Δ为将天线最大波束由0°转移到θ角时各单元的相位差，根据θ的要求，可以计算出各单元之间的相位差Δ。然而对于平板缝阵天线波束只需要小角度展宽的需求，若采用这种方法将每个波导缝隙单元都接移相器，则虽然可以灵活改变天线波束宽度，但也会使平板缝阵天线失去了低成本、重量轻、加工方便等的特点，这也是很多领域所不能承受的。技术实现要素：本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种波束宽度可调节的平板缝阵天线，基于该平板缝阵天线的结构，可以在实现波束宽度展宽的同时，仍然保证平板缝阵天线的天线口径，同时仍然具有结构紧凑、重量轻、加工方便、成本低、增益高和容易实现低副瓣要求等显著优点。本实用新型的技术方案如下：一种波束宽度可调节的平板缝阵天线，该平板缝阵天线包括：天线阵面、K个功分网络、K个移向装置、功合器和控制板，天线阵面中包括M*N个辐射单元，功分网络、移向装置、功合器和控制板设置在天线阵面背面，每个功分网络分别对应一个辐射区域，每个辐射区域中包括m*n个辐射单元，每个功分网络的输出端分别连接一个移向装置，每个移向装置的输出端连接至功合器，功合器对能量进行功合输出，控制板还分别连接K个移向装置并控制每个移向装置的相位参数，K个移向装置用于根据各自的相位参数调整平板缝阵天线的波束方向，实现平板缝阵天线在水平方向和/或垂直方向的波束宽度展宽，M、N、K、m和n均为正整数且K＜M*N。其进一步的技术方案为，移向装置是移相器或T/R组件。其进一步的技术方案为，天线阵面在水平方向上划分为K个辐射区域，则M＝m、N＝K*n，N≥2且N为2的整数倍，K个移向装置用于根据各自的相位参数调整平板缝阵天线的波束方向，实现平板缝阵天线在水平方向的波束宽度展宽。其进一步的技术方案为，天线阵面在垂直方向上划分为K个辐射区域，则M＝K*m、N＝n，M≥2且M为2的整数倍，K个移向装置用于根据各自的相位参数调整平板缝阵天线的波束方向，实现平板缝阵天线在垂直方向的波束宽度展宽。其进一步的技术方案为，天线阵面在水平方向上划分为k1个辐射区域，天线阵面在垂直方向上划分为k2个辐射区域，则M＝k2*m、N＝k1*n，k1*k2＝K，M≥2且M为2的整数倍，N≥2且N为2的整数倍，K个移向装置用于根据各自的相位参数调整平板缝阵天线的波束方向，实现平板缝阵天线在水平方向和垂直方向的波束宽度展宽，k1≥2且k1为正整数，k2≥2且k2为正整数。本实用新型的有益技术效果是：本申请公开了一种波束宽度可调节的平板缝阵天线，基于该平板缝阵天线的结构，采用分区加权的方式，可以在保证天线口径不变的情况下实现天线波束小角度转动，从而等效为天线的波束宽度展宽。同时基于该结构的平板缝阵天线进行展宽时，仅改动天线的馈电网络结构，用最少的移向装置实现波束宽度的展宽，使得平板缝阵天线在进行波束宽度展宽的同时仍然具有结构紧凑、重量轻、加工方便、成本低、增益高和容易实现低副瓣要求等显著优点。附图说明图1是本申请公开的平板缝阵天线中的天线阵面的示意图。图2是本申请公开的平板缝阵天线的天线阵面的一种背面结构示意图。图3是本申请公开的平板缝阵天线的天线阵面的另一种背面结构示意图。图4是本申请公开的平板缝阵天线的天线阵面的又一种背面结构示意图。图5是一实施例中的平板缝阵天线的天线阵面的示意图。图6是一实施例中的平板缝阵天线的天线阵面的背面结构示意图。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做进一步说明。本申请公开了一种波束宽度可调节的平板缝阵天线，该平板缝阵天线可以实现对波束宽度的调节，该平板缝阵天线包括天线阵面，天线阵面上开设有M*N个缝隙，M和N均为正整数，该缝隙可以是水平缝隙，如图1(a)所示，也可以是垂直缝隙，如图1(b)所示，本申请对平板缝阵天线的极化方式和工作频带等不作限定。每个缝隙即为该天线的一个辐射单元，也即天线阵面中包括M*N个辐射单元，天线阵面在水平方向上包括N个辐射单元、在垂直方向上包括M个辐射单元。在现有平板缝阵天线的基础上，即天线阵面不变的情况下，将天线阵面划分为K个辐射区域，K为正整数且K＜M*N，每个辐射区域中包括的辐射单元的数量相等，均包括m*n个辐射单元，m和n均为正整数。每个辐射区域对应一个功分网络，每个功分网络的输出端分别连接一个移向装置，每个移向装置的输出端连接至功合器，功合器对能量进行功合输出，移向装置是移相器或T/R组件。同时，K个移向装置还分别连接控制板，通常是通过电缆组件相连，K个功分网络、K个移向装置、功合器、控制板以及连接所需的电缆组件通常设置在天线阵面的背面。控制板控制各个移向装置的相位参数，K个移向装置根据各自的相位参数调整平板缝阵天线的波束方向，实现平板缝阵天线的波束小角度偏转，从而等效为平板缝阵天线在水平方向和/或垂直方向的波束宽度展宽。基于本申请公开的天线结构，仅改动天线的馈电网络结构就可以采用分区加权的方法，在保证天线口径不变的情况下调节波束宽度，同时，基于本申请公开的天线结构可以以最少的移向装置实现平板缝阵天线的波束宽度展宽，使得平板缝阵天线仍然具有结构紧凑、重量轻、加工方便、成本低、增益高和容易实现低副瓣要求等显著优点。但需要说明的是，在本申请中，由于辐射区域之间的间距远比辐射单元之间的间距大，所以该方法的相位差不能按照理论单元相位的控制原则计算。基于本申请公开的平板缝阵天线，可以实现在水平方向和/或垂直方向对波束宽度的展宽，主要有三种情况，如下：在第一种情况中，K个移向装置根据各自的相位参数调节波束方向实现平板缝阵天线在水平方向的波束宽度展宽，在这种方式中，N≥2且N为2的整数倍，也即天线阵面水平方向的辐射单元数为2的整数倍，例如为4、10、40等。请参考图2示出的天线阵面的背面示意图，天线阵面在水平方向上划分为K个辐射区域，则M＝m、N＝K*n，这种结构的平板缝阵天线可以在水平方向上实现波束宽度展宽。在第二种情况中，K个移向装置根据各自的相位参数调节波束方向实现平板缝阵天线在垂直方向的波束宽度展宽，在这种方式中，M≥2且M为2的整数倍，也即天线阵面垂直方向的辐射单元数为2的整数倍，例如为4、10、40等。请参考图3示出的天线阵面的背面示意图，天线阵面在垂直方向上划分为K个辐射区域，则M＝K*m、N＝n，这种结构的平板缝阵天线可以在垂直方向上实现波束宽度展宽。在第三种情况中，K个移向装置用于根据各自的相位参数调整平板缝阵天线的波束方向，实现平板缝阵天线在水平方向和垂直方向的波束宽度展宽，在这种方式中，M≥2且M为2的整数倍，N≥2且N为2的整数倍，也即天线阵面水平方向和垂直方向的辐射单元数均为2的整数倍，比如天线阵面的辐射单元数为4*8、12*10、40*40等。请参考图4示出的天线阵面的背面示意图，天线阵面在水平方向上划分为k1个辐射区域，天线阵面在垂直方向上划分为k2个辐射区域，k1≥2且k1为正整数，k2≥2且k2为正整数，同时k1*k2＝K，则M＝k2*m、N＝k1*n，这种结构的平板缝阵天线可以在水平方向和垂直方向上实现波束宽度展宽。在一个实际的例子中，以x波段水平极化的平板缝阵天线为例，该平板缝阵天线的天线阵面在水平方向包括40个辐射单元、在垂直方向包括8个辐射单元，天线的工作频率为10.18GHz，请参考图5，若需要实现平板缝阵天线在垂直方向的波束宽度展宽，则将天线阵面中的辐射单元在垂直方向上划分为2个辐射区域，每个辐射区域在垂直方向上包括4个辐射单元，则如图6所示，该平板缝阵天线的背面包括2组功分网络，这2组功分网络分别为功分网络61和功分网络62，这两组功分网络上下对称放置于天线阵面背面，形成2个波导接口(见图6中斜线阴影部分)，这两个波导接口经过一个波导同轴转换结构(图6中未示出)，与一个2通道的T/R组件相连，由T/R组件统一功合输出，T/R组件与控制板相连。本实施例可通过控制板改变T/R组件通道的相位来对天线阵面的波束宽度进行展宽，具体的：当T/R组件的两个通道的相位同相时，平板缝阵天线表现为传统平板缝阵天线的波束宽度值；当T/R组件的两个通道进行相位加权后，平板缝阵天线在垂直方向的波束宽度变宽，具体变化数值如下表一所示，由此可以看出，基于本申请公开的平板缝阵天线的结构，可以实现在垂直方向上的展宽，且可根据实际需求，通过调节T/R组件的2个通道的相位差来得到相应的波束宽度值。表一通道1相位通道2相位垂直方向的波束宽度值AA10.27°AA+5°12.28°AA+10°14.55°AA+16°17.06°以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。当前第1页1 2 3