一种高功率平板天线阵列

本技术涉及高功率微波，更具体地说，它涉及一种高功率平板天线阵列。

背景技术：

1、当前，高功率微波技术正朝着实现更高效率、更高峰值功率以及更小体积等方向蓬勃发展。其中馈电网络对于高功率阵列天线实现电磁能量的有效分配至关重要，相对于微带线馈电网络，波导结构的传输损耗更低，功率容量更高。目前已有的波导馈电的平面阵列一般采用多层馈电网络结构，e型或h型功分器是馈电网络实现能量的分配的常用方式。

2、现有平板天线的开口波导辐射单元大致分为渐变喇叭和阶梯喇叭结构。其中阶梯喇叭结构可以实现低剖面、低重量，且可通过辐射口面加载十字金属栅格，同时配合正交模式变换器或使用双层馈电的形式实现双极化辐射，但是对于单个方向的极化，现有技术的阶梯喇叭的口径效率较低，对此，我们提供了一种高功率平板天线阵列。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本实用新型提供了一种高功率平板天线阵列，以解决现有技术中阶梯喇叭口径效率较低的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

3、本实用新型提供一种高功率平板天线阵列，包括波导功率分配网络、开口矩形波导辐射单元以及介质密封罩，波导功率分配网络包括多级矩形波导功分器，矩形波导功分器的每个输出端口与一个矩形波导耦合腔连接；开口矩形波导辐射单元包括若干开口矩形波导，每个开口矩形波导与一个矩形波导耦合腔的输出端口连接，介质密封罩密封设置于开口矩形波导的输出端口上。

4、上技术方案的有益效果为：采用多级矩形波导功分器相连接的方式，可将输入的高功率微波分为多个输出端口，平均分配能量，这样输出效果更好，高功率微波通过多级矩形波导功分器后经过开口矩形波导，开口矩形波导会对微波进行再次分割，提高口径效率。

5、进一步地：多级矩形波导功分器包括依次连接的第一级h面t形矩形波导功分器、第二级e面t形矩形波导功分器、第三级e面t形矩形波导功分器和第四级e面t形矩形波导功分器。

6、进一步地：第一级h面t形矩形波导功分器和第四级e面t形矩形波导功分器的结构相同，均包括依次连接的输入端口、匹配台阶、倒角结构以及输出端口。

7、进一步地：第二级e面t形矩形波导功分器和第三级e面t形矩形波导功分器的结构相同，均包括依次连接的输入端口、切角结构、匹配台阶、倒角结构以及输出端口。

8、上技术方案的有益效果为：通过设置的切角结构、匹配台阶和倒角结构等结构，可以实现把高功率微波平均分配到两个输出端口，同时抑制微波反射回输入端口的能量的效果，同时无探针、销钉、膜片等复杂结构，降低电场集中度，提高功率容量。

9、进一步地：第一级h面t形矩形波导功分器的输入端口平面与介质密封罩平行，且两者中心在辐射方向上重叠。

10、进一步地：矩形波导耦合腔的输入端口在平面与第四级e面t形矩形波导功分器输出口在平面垂直。

11、进一步地：开口矩形波导包括依次连接的开口矩形波导输入端口、多级阶梯变换结构以及开口矩形波导输出端口，开口矩形波导输出端口设置有将其分成两个出口的金属栅条。

12、进一步的：金属栅条设置于开口矩形波导输出端口的中部，且与电场方向平行。

13、上技术方案的有益效果为：经过多级阶梯变换和辐射口面加载沿电场方向金属栅条的方法，将口面分割成面积较小的矩形波导进行辐射，提高了阵列天线增益与阶梯喇叭的口径效率。

14、进一步的：介质密封罩表面覆盖有天线阵面。

15、上技术方案的有益效果为：可在低增益损失的情况下实现较高的真空度，提升阵列天线功率容量。

技术特征：

1.一种高功率平板天线阵列，其特征在于，包括波导功率分配网络(24)、开口矩形波导辐射单元(25)以及介质密封罩(26)，所述波导功率分配网络(24)包括多级矩形波导功分器，所述矩形波导功分器的每个输出端口与一个矩形波导耦合腔(31)连接；所述开口矩形波导辐射单元(25)包括若干开口矩形波导，每个所述开口矩形波导与一个矩形波导耦合腔(31)的输出端口连接，所述介质密封罩(26)密封设置于开口矩形波导的输出端口上。

2.根据权利要求1所述的一种高功率平板天线阵列，其特征在于，所述多级矩形波导功分器包括依次连接的第一级h面t形矩形波导功分器(27)、第二级e面t形矩形波导功分器(28)、第三级e面t形矩形波导功分器(29)和第四级e面t形矩形波导功分器。

3.根据权利要求2所述的一种高功率平板天线阵列，其特征在于，所述第一级h面t形矩形波导功分器(27)和第四级e面t形矩形波导功分器的结构相同，均包括依次连接的输入端口、匹配台阶、倒角结构以及输出端口。

4.根据权利要求3所述的一种高功率平板天线阵列，其特征在于，所述第二级e面t形矩形波导功分器(28)和第三级e面t形矩形波导功分器(29)的结构相同，均包括依次连接的输入端口、切角结构、匹配台阶、倒角结构以及输出端口。

5.根据权利要求3所述的一种高功率平板天线阵列，其特征在于，所述第一级h面t形矩形波导功分器(27)的输入端口平面与介质密封罩(26)平行，且两者中心在辐射方向上重叠。

6.根据权利要求3所述的一种高功率平板天线阵列，其特征在于，所述矩形波导耦合腔(31)的输入端口所在平面与第四级e面t形矩形波导功分器(30)输出口所在平面垂直。

7.根据权利要求1所述的一种高功率平板天线阵列，其特征在于，所述开口矩形波导包括依次连接的开口矩形波导输入端口(21)、多级阶梯变换结构(22)以及开口矩形波导输出端口，所述开口矩形波导输出端口设置有将其分成两个出口的金属栅条(23)。

8.根据权利要求7所述的一种高功率平板天线阵列，其特征在于，所述金属栅条(23)设置于开口矩形波导输出端口的中部，且与电场方向平行。

9.根据权利要求1所述的一种高功率平板天线阵列，其特征在于，所述介质密封罩(26)表面覆盖有天线阵面。

技术总结
本技术及高功率微波技术领域，公开了一种高功率平板天线阵列，包括波导功率分配网络、开口矩形波导辐射单元以及介质密封罩，波导功率分配网络包括多级矩形波导功分器，矩形波导功分器的每个输出端口与一个矩形波导耦合腔连接；开口矩形波导辐射单元包括若干开口矩形波导，每个开口矩形波导与一个矩形波导耦合腔的输出端口连接，介质密封罩密封设置于开口矩形波导的输出端口上；有益效果为：采用多级矩形波导功分器相连接，平均分配能量，输出效果更好，设置的切角结构、匹配台阶和倒角结构等结构，可以把高功率微波平均分配到两个输出端口，抑制微波反射回输入端口的能量，提高了阵列天线增益与阶梯喇叭的口径效率。

技术研发人员：李相强,魏溢宏,张健穹,王庆峰
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：20230428
技术公布日：2024/1/15