带有双扼流槽的FP谐振腔天线的制作方法

本实用新型属于FP谐振腔天线技术领域，具体涉及一种带有双扼流槽的 FP谐振腔天线。

背景技术：

法布里-珀罗干涉仪(Fabry-Perotinterferometer)即法布里-珀罗谐振腔，是法国物理学家夏尔-法布里和阿尔弗雷德-珀罗与1897年发明的一种能实现多光束干涉的仪器。1956年，TrentiniGV首先将Fabry-Perot谐振腔理论应用于天线领域，通过在波导喇叭口上方防止一个部分反射覆层与天线底板形成谐振腔，使电磁波在其中多次反射并叠加辐射以提高天线增益。

Fabry-Perot谐振腔天线拥有较为简单的准平面结构，其加工、维护的难度和成本低于反射面、波导喇叭等类型的天线，在达到相同增益时，较高的口径效率和较低的剖面高度又可以使其体积远小于这些类型的天线。Fabry-Perot谐振腔天线的馈电可采用单馈形式，并不需要像阵列天线那样复杂的功分馈电网络，从而使辐射效率大大提升。但由于其阻抗带宽和方向性带宽都较窄(综合导致增益带宽较窄)，Fabry-Perot谐振腔天线并未得到广泛应用。

例如：达到15dBi增益时，3dB增益带宽仅为13％，而达到20dBi增益时， 3dB增益带宽仅为6％，远低于喇叭天线、微带阵列天线等传统高增益天线。而且在Fabry-Perot谐振腔天线中，由于四周金属壁的存在，波导馈口处激励起的表面波可以沿着金属地、金属壁和金属覆盖层传播，从而影响天线辐射，形成高旁瓣。

若能扩展高增益Fabry-Perot谐振腔天线的工作带宽，降低Fabry-Perot谐振腔天线的旁瓣，其凭借自身优势会拥有更广阔的应用前景。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种带有双扼流槽的FP谐振腔天线。

本实用新型所采用的技术方案为：带有双扼流槽的FP谐振腔天线，包括基体、反射覆盖层、双扼流槽结构和馈电结构，所述基体为腔体结构，所述基体的底部为反射底板，所述基体的顶部设置有反射覆盖层，所述反射覆盖层与基体形成谐振腔，所述反射覆盖层由介质板、金属贴片和金属框架组成，所述双扼流槽结构包括第一扼流槽和第二扼流槽，所述第一扼流槽和第二扼流槽设置在反射底板上，所述反射底板上还连接有馈电结构。

进一步地，所述第一扼流槽和第二扼流槽均为环形扼流槽，所述第一扼流槽和第二扼流槽的轴心与谐振腔的轴心重合，所述第二扼流槽的深度深于第一扼流槽的深度。将第一扼流槽和第二扼流槽设置为轴心相同的环形扼流槽并且使第二扼流槽的深度深于第一扼流槽的深度，在两个环形槽之间形成了阶梯高度差，使得FP谐振腔天线天线能够工作在较宽的工作频带，且大大抑制了周围环境对FP谐振腔天线的多路径干扰信号，提高了接收天线的抗多路径干扰能力。此外，由于在天线的微波传输时，会产生一些在主瓣的两侧对称分布的能量较小的波瓣，这些波瓣称为旁瓣，旁瓣会浪费能量、产生旁瓣假回波，为了抑制旁瓣的产生，在反射底板上设置有两个圆环形的扼流槽，可以更好地在各个方向抑制旁瓣的产生。

进一步地，所述馈电结构包括波导馈口和波同转换器，所述波导馈口设置在反射底板上，所述波同转换器连接在反射底板上，并通过波导馈口与谐振腔连通。馈电结构是将天线与收发信机之间的电信号进行传输的结构，可以采用架空明线、同轴电缆、波导等进行馈电。在反射底板上设置有波导馈口，并在波导馈口处连接有波同转换器，当频率再增高时，由于集肤效应，同轴线内导体损耗增大，功率容量降低，因此可以取消内导体，用空心波导管传输能量。常用的馈电波导有矩形与圆形两种，在波导中传播的电磁波已经不再是横电磁波，而是横电波或横磁波，与同轴馈电线相比较，波导的优点是损耗小、功率容量大、制造简单。

进一步地，所述金属框架为金属栅格，所述金属栅格的单元与金属贴片的大小相同。由于金属栅格由多条横筋和多条竖筋组成，横筋与竖筋形成多个栅孔，栅孔可用于固定金属贴片，同时可以调节栅孔的尺寸大小使金属栅格与金属贴片之间保留一定缝隙，可增强电磁波之间的谐振强度，同时金属栅格作为反射覆盖层，具有反射电磁波的作用，调节栅孔大小或者金属贴片的位置，可调节金属栅格作为反射面的反射相位，调节天线波束在一维方向上偏转，使偏转后的天线波束与谐振腔内的天线波束产生谐振，拓宽天线的阻抗带宽。

进一步地，所述金属贴片为正方形，所述金属贴片上设置有方形缝隙，所述方形缝隙的顶点位于金属贴片各边的中心点处。通过在金属贴片上设置方形缝隙，提高了反射覆盖层的谐振强度，同时增加了部分反射覆层的反射幅值，从而提高了了FP谐振腔天线的增益。

进一步地，所述第一扼流槽的深度为0.23λ，所述第一扼流槽的宽度为0.02 λ，所述λ为FP谐振腔天线所接收天线信号的波长。

进一步地，所述第二扼流槽的深度为0.25λ，所述第二扼流槽的宽度为0.03 λ，所述λ为FP谐振腔天线所接收天线信号的波长。根据传输线原理，四分之一波长传输线具有阻抗变换原理，即当四分之一波长传输线的一端接短路负载时，另一端输入阻抗无穷大(即出于开路状态)。利用该原理，所述扼流槽深度为接收信号波长的四分之一，其底部处于短路，经过四分之一波长阻抗变换段，在扼流槽的开口处为开路，该结构设计抑制了FP谐振腔天线表面电流的传播，从而实现抑制旁瓣电流，达到降低旁瓣的目的。

进一步地，所述波导馈口为矩形孔。

进一步地，所述波导馈口的长度为19～22mm，宽度为0.2mm～0.5mm。

进一步地，所述波同转换器上设置有馈电端口。馈电端口用于安装空心波导管等波导传输线，便于将天线的电信号及时进行传输。

本实用新型的有益效果为：

1、通过设置双扼流槽结构，双扼流槽结构抑制了FP谐振腔天线表面电流的传播，从而降低全金属FP谐振腔天线的旁瓣电流，实现低旁瓣，抑制了周围环境对天线的干扰，提高了天线的抗多路径干扰能力。

2、通过利用介质板、金属贴片和金属框架形成反射覆盖层，可调节金属框架的尺寸大小和调节金属贴片，调节反射面的反射相位，调节天线波束在一维方向上偏转，使偏转后的天线波束与谐振腔内的天线波束产生谐振；通过在金属贴片上设置方形缝隙，增强了天线波束在谐振腔内的谐振强度，提高了部分反射覆盖层的反射幅值，从而提高了FP谐振腔天线的增益。

3、通过设置波导馈口和波同转换器，利用波导技术进行电信号传输，具有损耗小、功率容量大、制造简单的优点。

4、通过将两个扼流槽设置为圆环形，实现对微波传输时各个方向所产生的旁瓣的限制，具有更好的抑制旁瓣效果，提高信号传输效果。

5、通过将第二扼流槽的深度设置为0.25λ，λ为FP谐振腔天线所接收天线信号的波长。扼流槽深度为接收信号波长的四分之一，其底部处于短路，经过四分之一波长阻抗变换段，在扼流槽的开口处为开路，该结构设计抑制了FP 谐振腔天线表面电流的传播，从而实现抑制旁瓣电流，达到降低旁瓣的目的

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型内部示意图；

图3是本实用新型的俯视图；

图4是图3中A处剖视图；

图5是图3中B处剖视图；

图6是本实用新型的侧视图；

图7是本实用新型中金属贴片的示意图；

图中：1-基体；2-介质板；3-金属贴片；4-方形缝隙；5-第一扼流槽；6-第二扼流槽；7-反射底板；8-波导馈口；9-波同转换器。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。

实施例1：

如图1-6所示：带有双扼流槽的FP谐振腔天线，包括基体1、反射覆盖层、双扼流槽结构和馈电结构，所述基体1为腔体结构，所述基体1的底部为反射底板7，所述基体1的顶部设置有反射覆盖层，所述反射覆盖层与基体1形成谐振腔，所述反射覆盖层由介质板2、金属贴片3和金属框架组成，所述双扼流槽结构包括第一扼流槽5和第二扼流槽6，所述第一扼流槽5和第二扼流槽6 设置在反射底板7上，所述反射底板7上还连接有馈电结构。

本实用新型通过设置双扼流槽结构，双扼流槽结构抑制了FP谐振腔天线表面电流的传播，从而降低全金属FP谐振腔天线的旁瓣电流，实现低旁瓣，抑制了周围环境对天线的干扰，提高了天线的抗多路径干扰能力。

实施例2：

作为本实用新型的优选技术方案，在实施例1的基础上，所述第一扼流槽 5和第二扼流槽6均为环形扼流槽，所述第一扼流槽5和第二扼流槽6的轴心与谐振腔的轴心重合，所述第二扼流槽6的深度深于第一扼流槽5的深度。将第一扼流槽5和第二扼流槽6设置为轴心相同的环形扼流槽并且使第二扼流槽 6的深度深于第一扼流槽5的深度，在两个环形槽之间形成了阶梯高度差，使得FP谐振腔天线天线能够工作在较宽的工作频带，且大大抑制了周围环境对 FP谐振腔天线的多路径干扰信号，提高了接收天线的抗多路径干扰能力。此外，由于在天线的微波传输时，会产生一些在主瓣的两侧对称分布的能量较小的波瓣，这些波瓣称为旁瓣，旁瓣会浪费能量、产生旁瓣假回波，为了抑制旁瓣的产生，在反射底板7上设置有两个圆环形的扼流槽，可以更好地在各个方向抑制旁瓣的产生。

所述第一扼流槽5的深度为0.23λ，所述第一扼流槽5的宽度为0.02λ，所述λ为FP谐振腔天线所接收天线信号的波长。

所述第二扼流槽6的深度为0.25λ，所述第二扼流槽6的宽度为0.03λ，所述λ为FP谐振腔天线所接收天线信号的波长。根据传输线原理，四分之一波长传输线具有阻抗变换原理，即当四分之一波长传输线的一端接短路负载时，另一端输入阻抗无穷大(即出于开路状态)。利用该原理，所述扼流槽深度为接收信号波长的四分之一，其底部处于短路，经过四分之一波长阻抗变换段，在扼流槽的开口处为开路，该结构设计抑制了FP谐振腔天线表面电流的传播，从而实现抑制旁瓣电流，达到降低旁瓣的目的。

实施例3：

作为本实用新型的优选技术方案，在实施例1的基础上，所述金属框架为金属栅格，所述金属栅格的单元与金属贴片3的大小相同。由于金属栅格由多条横筋和多条竖筋组成，横筋与竖筋形成多个栅孔，栅孔可用于固定金属贴片 3，同时可以调节栅孔的尺寸大小使金属栅格与金属贴片3之间保留一定缝隙，可增强电磁波之间的谐振强度，同时金属栅格作为反射覆盖层，具有反射电磁波的作用，调节栅孔大小或者金属贴片3的位置，可调节金属栅格作为反射面的反射相位，调节天线波束在一维方向上偏转，使偏转后的天线波束与谐振腔内的天线波束产生谐振，拓宽天线的阻抗带宽。

所述金属贴片3为正方形，所述金属贴片3上设置有方形缝隙4，所述方形缝隙4的顶点位于金属贴片3各边的中心点处。通过在金属贴片3上设置方形缝隙4，提高了反射覆盖层的谐振强度，同时增加了部分反射覆层的反射幅值，从而提高了了FP谐振腔天线的增益。

实施例4：

如图1-7所示：带有双扼流槽的FP谐振腔天线，包括基体1、反射覆盖层、双扼流槽结构和馈电结构，所述基体1为腔体结构，所述基体1的底部为反射底板7，所述基体1的顶部设置有反射覆盖层，所述反射覆盖层与基体1形成谐振腔，所述反射覆盖层由介质板2、金属贴片3和金属框架组成，所述双扼流槽结构包括第一扼流槽5和第二扼流槽6，所述第一扼流槽5和第二扼流槽6 设置在反射底板7上，所述反射底板7上还连接有馈电结构。

所述第一扼流槽5和第二扼流槽6均为环形扼流槽，所述第一扼流槽5和第二扼流槽6的轴心与谐振腔的轴心重合，所述第二扼流槽6的深度深于第一扼流槽5的深度。将第一扼流槽5和第二扼流槽6设置为轴心相同的环形扼流槽并且使第二扼流槽6的深度深于第一扼流槽5的深度，在两个环形槽之间形成了阶梯高度差，使得FP谐振腔天线天线能够工作在较宽的工作频带，且大大抑制了周围环境对FP谐振腔天线的多路径干扰信号，提高了接收天线的抗多路径干扰能力。此外，由于在天线的微波传输时，会产生一些在主瓣的两侧对称分布的能量较小的波瓣，这些波瓣称为旁瓣，旁瓣会浪费能量、产生旁瓣假回波，为了抑制旁瓣的产生，在反射底板7上设置有两个圆环形的扼流槽，可以更好地在各个方向抑制旁瓣的产生。

所述馈电结构包括波导馈口8和波同转换器9，所述波导馈口8设置在反射底板7上，所述波同转换器9连接在反射底板7上，并通过波导馈口8与谐振腔连通。馈电结构是将天线与收发信机之间的电信号进行传输的结构，可以采用架空明线、同轴电缆、波导等进行馈电。在反射底板7上设置有波导馈口 8，并在波导馈口8处连接有波同转换器9，当频率再增高时，由于集肤效应，同轴线内导体损耗增大，功率容量降低，因此可以取消内导体，用空心波导管传输能量。常用的馈电波导有矩形与圆形两种，在波导中传播的电磁波已经不再是横电磁波，而是横电波或横磁波，与同轴馈电线相比较，波导的优点是损耗小、功率容量大、制造简单。

所述金属框架为金属栅格，所述金属栅格的单元与金属贴片3的大小相同。由于金属栅格由多条横筋和多条竖筋组成，横筋与竖筋形成多个栅孔，栅孔可用于固定金属贴片3，同时可以调节栅孔的尺寸大小使金属栅格与金属贴片3 之间保留一定缝隙，可增强电磁波之间的谐振强度，同时金属栅格作为反射覆盖层，具有反射电磁波的作用，调节栅孔大小或者金属贴片3的位置，可调节金属栅格作为反射面的反射相位，调节天线波束在一维方向上偏转，使偏转后的天线波束与谐振腔内的天线波束产生谐振，拓宽天线的阻抗带宽。

所述金属贴片3为正方形，所述金属贴片3上设置有方形缝隙4，所述方形缝隙4的顶点位于金属贴片3各边的中心点处。通过在金属贴片3上设置方形缝隙4，提高了反射覆盖层的谐振强度，同时增加了部分反射覆层的反射幅值，从而提高了了FP谐振腔天线的增益。

所述第一扼流槽5的深度为0.23λ，所述第一扼流槽5的宽度为0.02λ，所述λ为FP谐振腔天线所接收天线信号的波长。

所述第二扼流槽6的深度为0.25λ，所述第二扼流槽6的宽度为0.03λ，所述λ为FP谐振腔天线所接收天线信号的波长。根据传输线原理，四分之一波长传输线具有阻抗变换原理，即当四分之一波长传输线的一端接短路负载时，另一端输入阻抗无穷大(即出于开路状态)。利用该原理，所述扼流槽深度为接收信号波长的四分之一，其底部处于短路，经过四分之一波长阻抗变换段，在扼流槽的开口处为开路，该结构设计抑制了FP谐振腔天线表面电流的传播，从而实现抑制旁瓣电流，达到降低旁瓣的目的。

所述波导馈口8为矩形孔。

所述波导馈口8的长度为19～22mm，宽度为0.2mm～0.5mm。

所述波同转换器9上设置有馈电端口。馈电端口用于安装空心波导管等波导传输线，便于将天线的电信号及时进行传输。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。