一种小型化超宽带高增益背腔天线及其阵列的制作方法

本发明属于背腔天线，具体涉及一种小型化超宽带高增益背腔天线及其阵列。

背景技术：

1、背腔天线相比对数周期、螺旋和槽线天线等其他超宽带天线，具备高增益、高隔离度、高前后比和高辐射效率等优势，同时带宽可达2.5:1，广泛应用于雷达探测和电子对抗等领域。但对于一般的超宽带背腔天线，其背腔尺寸需要控制在1～1.2λmin之间(其中λmin为工作频带内的最短波长)，若尺寸过大会引入高次模分量，导致高频波束质量变差，若尺寸过小会导致低频段阻抗匹配变差。

2、一般当背腔天线带宽超过2:1时，由于腔体尺寸太大，组阵后波束扫描时会在高频出现栅瓣，因此难以推广到阵列应用。超宽带背腔天线的大口面尺寸限制了其应用潜力，而小型化超宽带背腔天线的应用案例很少，相关研究匮乏。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：本发明提供了一种小型化超宽带高增益背腔天线及其阵列，解决了小型化超宽带背腔天线应用受限的问题。

2、本发明目的通过下述技术方案来实现：

3、一种小型化超宽带高增益背腔天线，包括小型化背腔、宽带辐射振子和平衡式馈电体，小型化背腔的腔底竖立平衡式馈电体，平衡式馈电体上设宽带辐射振子，宽带辐射振子位于小型化背腔的腔口处。

4、进一步的，所述的小型化背腔包括上开口的腔体，腔体腔口处沿着辐射振子的方向增设有增相板，腔体腔口处垂直于辐射振子的方向开设有抑相槽。

5、进一步的，所述的腔体为长方体结构、船形结构或半椭球形结构。

6、进一步的，所述的腔体为船形结构，增相板为矩形板并沿腔体腔口处向内侧延伸，抑相槽为矩形槽。

7、进一步的，所述的宽带辐射振子包括第一辐射振子和第二辐射振子。

8、进一步的，所述的第一辐射振子和第二辐射振子为对称布置，宽带辐射振子为领结形、矩形、圆形或梯形结构。

9、进一步的，所述的平衡式馈电体包括第一馈电体和第二馈电体，第一馈电体和第二馈电体均竖立在小型化背腔的腔底，第一馈电体上设有第一辐射振子，第二馈电体上设有第二辐射振子，第一馈电体内埋设有同轴电缆，同轴电缆前端从第一馈电体穿出，同轴电缆末端从第一馈电体穿出并与第二馈电体连接。

10、进一步的，所述的第一馈电体和第二馈电体为对称布置，第一馈电体和第二馈电体为长方体或圆柱体结构。

11、进一步的，所述的小型化背腔的尺寸小于1.2λmin×0.7λmin。

12、一种小型化超宽带高增益背腔天线的阵列，采用上述的背腔天线组阵形成。

13、本发明的有益效果：基于电流分析对背腔进行优化设计，实现背腔小型化的同时也满足了超宽带阻抗匹配，口面尺寸仅为1.2λmin×0.7λmin，工作带宽达到2.5:1，驻波小于2.5；采用平衡馈电方式，波束对称性良好，半功率波束宽度大于78°，增益大于5.2db，一维组阵后可实现±26°无栅瓣波束扫描。

14、前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

技术特征：

1.一种小型化超宽带高增益背腔天线，其特征在于：包括小型化背腔(1)、宽带辐射振子(2)和平衡式馈电体(3)，小型化背腔(1)的腔底竖立平衡式馈电体(3)，平衡式馈电体(3)上设宽带辐射振子(2)，宽带辐射振子(2)位于小型化背腔(1)的腔口处。

2.根据权利要求1所述的小型化超宽带高增益背腔天线，其特征在于：所述的小型化背腔(1)包括上开口的腔体(11)，腔体(11)腔口处沿着辐射振子的方向增设有增相板(12)，腔体(11)腔口处垂直于辐射振子的方向开设有抑相槽(13)。

3.根据权利要求2所述的小型化超宽带高增益背腔天线，其特征在于：所述的腔体(11)为长方体结构、船形结构或半椭球形结构。

4.根据权利要求2所述的小型化超宽带高增益背腔天线，其特征在于：所述的腔体(11)为船形结构，增相板(12)为矩形板并沿腔体(11)腔口处向内侧延伸，抑相槽(13)为矩形槽。

5.根据权利要求1所述的小型化超宽带高增益背腔天线，其特征在于：所述的宽带辐射振子(2)包括第一辐射振子(21)和第二辐射振子(22)。

6.根据权利要求5所述的小型化超宽带高增益背腔天线，其特征在于：所述的第一辐射振子(21)和第二辐射振子(22)为对称布置，宽带辐射振子(2)为领结形、矩形、圆形或梯形结构。

7.根据权利要求1所述的小型化超宽带高增益背腔天线，其特征在于：所述的平衡式馈电体(3)包括第一馈电体(31)和第二馈电体(32)，第一馈电体(31)和第二馈电体(32)均竖立在小型化背腔(1)的腔底，第一馈电体(31)上设有第一辐射振子(21)，第二馈电体(32)上设有第二辐射振子(22)，第一馈电体(31)内埋设有同轴电缆(33)，同轴电缆(33)前端从第一馈电体(31)穿出，同轴电缆(33)末端从第一馈电体(31)穿出并与第二馈电体(32)连接。

8.根据权利要求7所述的小型化超宽带高增益背腔天线，其特征在于：所述的第一馈电体(31)和第二馈电体(32)为对称布置，第一馈电体(31)和第二馈电体(32)为长方体或圆柱体结构。

9.根据权利要求1～4任一所述的小型化超宽带高增益背腔天线，其特征在于：所述的小型化背腔(1)的尺寸小于1.2λmin×0.7λmin。

10.一种小型化超宽带高增益背腔天线的阵列，其特征在于：采用权利要求1～9任一所述的背腔天线组阵形成。

技术总结
本发明公开了一种小型化超宽带高增益背腔天线及其阵列。该背腔天线包括小型化背腔、宽带辐射振子和平衡式馈电体，小型化背腔的腔底竖立平衡式馈电体，平衡式馈电体上设宽带辐射振子，宽带辐射振子位于小型化背腔的腔口处。该背腔天线的阵列采用上述的背腔天线组阵形成。本发明的有益效果：基于电流分析对背腔进行优化设计，实现背腔小型化的同时也满足了超宽带阻抗匹配，口面尺寸仅为1.2λmin×0.7λmin，工作带宽达到2.5:1，驻波小于2.5；采用平衡馈电方式，波束对称性良好，半功率波束宽度大于78°，增益大于5.2dB，一维组阵后可实现±26°无栅瓣波束扫描。

技术研发人员：谢雨希,叶君永,刘士林,刘渝,田富贵,聂政航,朱海冰
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第二十九研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/5/9