一种双频段多极化共口径波导缝隙天线的制作方法_2

文档序号:8263034阅读:来源:国知局
明L波段垂直极化天线输入端口反射系数示意图。
[0024] 图13本发明C波段垂直极化天线输入端口反射系数示意图。
[0025] 图14本发明C波段水平极化天线输入端口反射系数示意图。
[0026] 图15本发明L波段垂直极化天线水平面和垂直面的方向图及其交叉极化。
[0027] 图16本发明C波段垂直极化天线水平面和垂直面的方向图及其交叉极化。
[0028] 图17本发明C波段水平极化天线水平面和垂直面的方向图及其交叉极化。
[0029] 图1-11中的序号:双脊波导管1、垂直极化波导管2、水平极化波导管3、第一宽边 辐射纵缝4、第二宽边辐射纵缝5、窄边辐射斜缝6、第一同轴连接器7、第二同轴连接器8、水 平同轴连接器9。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图,通过实施例对本发明作进一步地说明。
[0031] 实施例1 : 参见图1、图2、图3, 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;C波段垂直极化天线为C波段垂 直极化波导缝隙天线;C波段水平极化天线为C波段水平极化波导缝隙天线。
[0032] 参见图6,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的两个脊位于波导管中心线两侧,与中心线的距离相等;双 脊波导管1的顶部均布开设有四条第一宽边辐射纵缝4,第一同轴连接器7安装于双脊波导 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,如图11所示。参见图3,双脊 波导管1的顶壁上设有向外凸起的三条凸条,相邻凸条之间和两侧凸条的外侧形成四条凹 槽。L波段垂直极化天线的如图3所示。
[0033] 参见图4和图5 ;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, 垂直极化波导管2为单脊波导管,参见图4,每根垂直极化波导管2的宽边中心线两侧均布 开设有第二宽边辐射纵缝5。参见图5,每根垂直极化波导管2的下边中心位置安装有第二 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。
[0034] 参见图7、图8、图9和图10,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,水平极化波导管3为单脊波导管,每根水平极化波导管3上均布开设有窄边辐射 斜缝6,窄边辐射斜缝6连通着两侧窄边,窄边辐射斜缝6呈斜"八"形。每根水平极化波导 管3的下边中心位置安装有水平同轴连接器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 一根水平同轴连接器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。
[0035] 参见图6,四根垂直极化波导管2平行排列,分别对应位于双脊波导管1的四条凹 槽内,且四根垂直极化波导管2的顶面和双脊波导管1的三条凸条的顶面在一个平面内;四 根垂直极化波导管2的脊和双脊波导管1管内的两条脊的方向相同,见图3 ; 参见图10,四根水平极化波导管3平行排列,其中三根水平极化波导管3分别位于双 脊波导管1的三条凸条的顶部,另一根水平极化波导管3位于双脊波导管1的外侧;参见图 3, 四根垂直极化波导管2和四根水平极化波导管3形成上下交错的结构形式,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;水 平极化波导管3内的脊和双脊波导管1内的两条脊的方向相反。同一种波导管的相邻单元 间距相等。
[0036] 参见图3和图6,L波段垂直极化天线位于C波段双极化天线底部,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。
[0037] 第一同轴连接器7、第二同轴连接器8和水平同轴连接器9优选为50欧姆的SMA 头同轴连接器。C波段双极化天线阵的第二同轴连接器8和水平同轴连接器9需要分别穿 过双脊波导管1的内腔如图3所示,第二同轴连接器8和水平同轴连接器9的内导体深入 双脊波导管1中与波导内腔的表面相连接。连接器与馈电波导构成T形结构实现3dB的功 分器。L波段垂直极化天线的第一同轴连接器7深入双脊波导管1中实现3dB的功分器,如 图11所示。
[0038] 具体参数如下: 根据工作频率范围,天线空间扫描角等空间范围,确定波导缝隙天线单元在水平面和 垂直面上的单元间距。在设计中,辐射缝隙单元间距以不出现栅瓣为条件限制。
[0039] 上述L波段垂直极化天线的双脊波导管1是两端封闭,中间馈电。参见图6, 与两端封闭端邻近的第一宽边辐射缝隙4与双脊波导管1封闭端的间距为Lshl=0. 25 4。 第一宽边辐射缝隙4的长度为Lsl=0. 5木,相临第一宽边辐射纵缝4的中心间距为 L1=0. 5 \,缝隙宽度wl为2_。其中為为L波段天线工作频率对应的自由空间波长,4为 L波段垂直极化天线的双脊波导管1的波导管波长。双脊波导管1上共有四条第一宽边辐 射纵缝4。第一宽边辐射纵缝4的偏置与缝隙的数目有关,由于在本方案中,L波段天线缝 隙的偏置al已经严格限制在C波段双极化天线的间隙之间,因此L波段辐射缝隙的位置不 可变。可以通过在C波段双极化天线之间开多个缝隙来调节导纳值实现第一宽边辐射纵缝 4的谐振。
[0040] 上述C波段垂直极化天线的垂直极化波导管2同样是两端封闭,中间馈电。参见 图5,垂直极化波导管2两端的第二宽边辐射纵缝5中心距短路面的距离为Lsh2=0. 25 \, 单元间距选择为L2=0. 5烏,辐射缝隙长度Ls2=0. 5 4,宽度w2为2mm。其中4为C波段 垂直极化天线工作频率对应的自由空间波长,七为C波段垂直极化天线的垂直极化波导管 2的波导管波长。垂直极化波导管2上共有16个纵向缝隙。第二宽边辐射纵缝5的偏置a2与缝隙的数目有关,如图6所示,一般a2取0?k2/2,其中k2为垂直极化波导管2的宽 边尺寸,如图5所示。
[0041] 上述C波段水平极化天线的水平极化波导管3同样是两端封闭,中间馈电。参见图 8和图9,与封闭端邻近的窄边辐射斜缝6与馈电波导短路面的间距Lsh3=0. 25 &,窄边辐 射斜缝6的单元间距L3=0. 5七,窄边辐射斜缝6由窄边下切,长为t=0. 16岑,缝宽w3=2mm。 其中斗为C波段水平极化天线工作频率对应的自由空间波长,弋为C波段水平极化天线的 水平极化波导管3的波导管波长。缝隙的倾角0=~ 倾角的大小与缝隙的数目有关 系。本例中水平极化波导管3上共有16个倾斜缝隙。相邻缝隙的倾斜方向相反,但倾角相 同,本例中倾角5 =
[0042] 本实施例中三种脊波导的结构尺寸具体是按照波导截止频率位于0.8倍工作频 带的下边频来确定的。该方法为本专业设计人员所熟知。C波段垂直极化天线,本实施例 优选为:L5=0. 26 .,1。,L6=0. 23 。,L7=0. 19J。,L8=0. 15。,C波段水平极化天线,本实 施例优选为:L15=0. 3 。,L16=0. 24 ,1。,L17=0. 04 ;!。,L4=0. 2 2。,双极化天线的单元 间距L9=0. 69 2。。L波段垂直极化天线,本实施例优选为:L10=0. 14 。,L11=0. 04 。, L12=0. 09J。,L13=0. 59 L14=0. 09 。如图 3 所示。
[0043] 图12给出了L波段天线线阵的S11参数随频率变化的曲线。图13和图14分别 给出了C波段垂直极化天线和水平极化天线的S11参数随频率变化的曲线。图15、图16、 图17分别给
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