一种双频段多极化共口径波导缝隙天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于天线技术领域，具体涉及双频段多极化共口径天线，具体是一种由三 种金属辐射波导管组成的双频段多极化共口径天线。本发明即可用于接收，也可用于发射 无线电波。在军事方面，可用作相控阵雷达系统的终端天线。在民用方面，可作为星载雷达 天线、气象雷达天线等。
【背景技术】
[0002] 随着应用与需求的快速进展，一方面，工作于各个频率的电子设备越来越多；另一 方面，对于舰载、机载、星载等平台受到空间有限的限制，对天线体积，重量，效率等各项电 性能指标提出了越来越严格的要求，特别是在雷达系统中，天线所占用的比例较大，因此 对其进行减重，剖面压缩，提高天线效率和集成化设计是有必要的。
[0003] 雷达系统根据应用背景需要工作于各个频段，通常不同频段的几部雷达放在一起 才能获得所需要的数据。如果一部雷达能够将高低频段混合使用，在不同的环境和工作条 件下可以实现各自的优势。例如SAR雷达系统，在低频段时树林造成的衰减和立体散射较 少，高频段时具有很好的分辨率、目标识别和跟踪功能。
[0004] 目前，SAR天线一个重要应用趋势就是通过共口径设计，实现多频段、多极化的天 线在同一个物理口径上。多极化可以提高信息量，多频段工作根据应用需要可以提供不同 的扫描分辨率。如果将这些天线共用到一个天线阵面上来，可以充分发挥不同频段不同极 化雷达测量时所获得的信息；共口径天线不但减小了天线的体积和重量，充分发挥了不同 频段雷达工作时所获得的信息；通过共口径设计可以充分提高系统的有效载荷，提高能源 使用效率。
[0005] 2000年美国奋进号航天飞机所载的X波段、L/C波段双极化三个波段独立的天线 完成了高分辨率的全球三维测量，显示了不同频段和不同极化下天线可以带来更多的目标 信息。但由于三个独立的天线，天线庞大而笨重，总重量超过3吨。因此，克服这些问题最 有效的办法就是采用天线共口径设计。在过去20年中，国内外有不少提出双频段双极化天 线设计。目前按阵面分布结构大致可以分为2类：（1)打孔单元/贴片方案，打孔贴片/贴 片，环天线/贴片和十字贴片/贴片等结构。（2)交织结构，如贴片和振子/槽交织等，综合 运用了各种馈电方式。
[0006] 然而上面提到的这些双频段多极化天线基本上都是采用微带贴片天线，微带贴片 天线的缺点是交叉极化高、不同极化之间的隔离度低、天线效率低等问题。
【发明内容】
[0007] 为了解决上述双频段多极化共口径天线存在的不足之处，本发明提供一种完全使 用波导缝隙结构实现双频段多极化共口径波导缝隙天线。
[0008] 实现上述目的的具体技术方案如下： 一种双频段多极化共口径波导缝隙天线包括长度相等的L波段垂直极化天线、C波段 垂直极化天线和C波段水平极化天线；且均为波导缝隙天线；所述C波段垂直极化天线和c波段水平极化天线组成c波段双极化天线阵位于上部，L波段垂直极化天线位于下部；所述 L波段垂直极化天线、C波段垂直极化天线和C波段水平极化天线都是通过同轴连接器在天 线波导管中心馈电，同轴连接器与波导管形成3dB功分器；实现对L波段垂直极化天线、C 波段垂直极化天线和C波段水平极化天线的激励作用。
[0009] 优化的结构设计方案如下： 所述L波段垂直极化天线由具有第一宽边辐射纵缝的双脊波导管1和第一同轴连接器 7组成，双脊波导管1的顶部均布设有四条第一宽边辐射纵缝4,第一同轴连接器7设于双 脊波导管1的底部中心，形成一个T字形接头的功分器来实现馈电； 所述C波段垂直极化天线由四根两端封闭的垂直极化波导管2组成，所述垂直极化波 导管2为单脊波导管，每根垂直极化波导管2的宽边中心线两侧均布设有第二宽边辐射纵 缝5 ;每根垂直极化波导管2的下边中心位置设有第二同轴连接器8,第二同轴连接器8伸 入双脊波导管1的内腔，其外导体和介质与双脊波导管1内腔的底壁相接触；第二同轴连接 器8与垂直极化波导管2内的第二馈电脊构成T形结构，形成一个3dB功分器； 所述C波段水平极化天线由四根两端封闭的水平极化波导管3组成，所述水平极化波 导管3为单脊波导管，每根水平极化波导管3上均布设有窄边辐射斜缝6,窄边辐射斜缝6 连通着两侧窄边；每根水平极化波导管3的下边中心位置设有水平同轴连接器9,四根水平 极化波导管3中的三根水平同轴连接器9伸入双脊波导管1的内腔，其外导体和介质与双 脊波导管1内腔的底壁相接触；另一水平同轴连接器9位于双脊波导管1的外部；水平同轴 连接器9与水平极化波导管3的水平馈电脊构成T形结构，形成一个3dB功分器。
[0010] 四根垂直极化波导管2和四根水平极化波导管3,上下交错排列，且垂直极化波导 管2的顶面和水平极化波导管3的底面在同一水平面上，形成C波段双极化天线阵； 所述L波段垂直极化天线位于C波段双极化天线底部，所述四条第一宽边辐射纵缝4 分别位于垂直极化波导管2和水平极化波导管3之间。
[0011] 本发明的有益技术效果体现在以下方面： 1、 本发明充分利用通过在波导内加脊来压缩波导的结构尺寸，在同样的物理口径面积 上实现了多个波导缝隙天线共用。与双频段多极化微带共口径天线相比较，该天线效率高、 极化隔离度高、交叉极化低、功率容量大等优点； 常规的双频段多极化共口径微带形式的天线的效率通常只有60%，本方案中三种天线 都采用波导结构形式来实现。波导天线的优点是损耗小，波导天线的效率可以达到75%，甚 至80%。因此效率比微带形式的天线效率高。经过加工测试样件，本共口径天线在C波段天 线的效率达到85%，L波段天线效率达到80% ; 微带形式双极化天线的远场交叉极化一般在-20dB左右。对于本方案中波导结构形式L/C共口径天线测试结果表明，C波段天线的远场交叉极化低于-45dB，L波段天线远场交叉 极化低于_35dB，交叉极化远低于微带形式双极化天线； 常规微带形式的双极化天线两个极化之间的隔离度只有-20dB左右。本方案中C波 段双极化天线之间的极化隔离度低于_45dB; 2、 本发明在L波段天线的上表面利用C波段双极化天线的波导管下壁作为盖板，没有 增加额外的结构，因此结构紧凑，减轻了整个天线的重量。另外两种频段的天线可以分开加 工，加工完成后再进行焊接，没有额外的增加天线的加工难度； 3、 由于本共口径天线是双频段多极化，因此可以利用天线工作在不同频段和不同极化 特性，增加天线的抗干扰能力。另外整个天线都采用波导结构，可以使用同一种材料来制 作，因此整个共口径天线具有相同的膨胀系数，可以用做星载天线； 4、 整个共口径天线是波导结构，天线的底面是水平的结构，而且结构牢固。因此可以充 分利用这种波导天线阵的地板结构作为支撑板，使有源设备与天线一体化集成安装，无须 额外的增加天线的安装板，降低了整个系统的重量。
【附图说明】
[0012] 图1本发明天线的整体外观图。
[0013] 图2本发明天线的俯视图。
[0014] 图3本发明天线的A-A剖视图。
[0015] 图4本发明C波段垂直极化天线结构示意图。
[0016] 图5本发明C波段垂直极化天线同轴馈电与垂直极化波导管2的配合俯视图。 [0017] 图6本发明C波段垂直极化天线组阵和L波段垂直极化天线的配合俯视图。
[0018]图7本发明C波段水平极化天线结构示意图。
[0019] 图8本发明C波段水平极化天线同轴馈电与水平极化波导管3的配合俯视图。
[0020] 图9本发明C波段水平极化天线侧视图。
[0021] 图10本发明C波段水平极化天线组阵示意图。
[0022] 图11本发明共口径天线波导馈电侧视图。
[0023] 图12本发