一种c/x双波段共口径波导缝隙阵列天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于雷达天线领域，具体涉及一种c/χ双波段共口径波导缝隙阵列天线，应用于多功能、多用途复合雷达。
【背景技术】
[0002]随着多种用途运动平台雷达系统的发展，对平台上雷达系统的功能要求越来越多、对雷达系统指标要求越来越高。往往同一个平台上需要布局多个频段的雷达，地面雷达的常规做法是每个雷达使用一个天线，但移动武器平台空间位置十分有限，无法安装多个雷达天线，所以多频段共孔径天线设计技术越来越受到重视。
[0003]双频共口径天线也就是分别工作在两个频段的天线单元按照一定的结构组合成的双频天线阵。这种类型阵列能够克服由于频比问题而产生的双频单元组阵的局限性，能应用于较大范围的频比。另外各频段单元可以分别设计，单元形式可以任意选择，大大增加了设计灵活性，可以节省空间和重量，优势更为突出，具有很好的应用前景。
[0004]微带天线、带状线天线因为在单元间具有较大的空间，方便双波段天线的集成，所以国际以及国内在双频设计的研宄重点基本都放在这两种天线形式上，并且已经有不少的相关报道，组阵的单元形式通常有印刷振子、印刷缝隙、微带贴片等。例如，Ralph Pakuls在1998年采用多层微带结构，上面是微带贴片天线工作于C波段，下面采用微带耦合缝隙单元工作在X波段，实现C/Χ双波段共孔径天线。Pozar.DM.等人在2001研制出工作于L和X频段的一种微带天线阵列，上层为打孔的L频段贴片，下层为缝隙耦合馈电的X频段单元贴片和L频段馈线。Grzegorz和Jaworski等人在2010年提出一种L/C双波段共孔径天线阵，也是采用基于多层微带板的形式实现。
[0005]但微带天线因其效率低、强度差、耐功率低等缺点，且不易形成低副瓣，无法满足部分高指标雷达的需求；波导缝隙天线阵本身具有的优势可以克服上述缺点，但波导缝隙天线中作为辐射元的线阵间隙较小，各频段共口径阵列天线单元互相遮蔽严重、且不同频率天线单元互相影响，要实现较好辐射方向图是很困难的，经过查阅国内外文献，基本没有这方面报道。
【发明内容】
[0006]要解决的技术问题
[0007]为了克服现有多频段共口径天线技术的不足，本实用新型提出一种C/Χ双波段共口径波导缝隙阵列天线，解决波导缝隙阵列多频段共口径天线技术的难题，使之不仅能够克服双频段天线单元互相遮蔽、互相影响的问题，同时又具有波导缝隙天线阵的优势，并能在工程实践中被大量推广应用。
[0008]技术方案
[0009]一种C/Χ双波段共口径波导缝隙阵列天线，包括X波段波导缝隙天线、C波段波导缝隙天线，其特征在于在X波段波导缝隙天线和C波段波导缝隙天线之间设有辐射过渡腔；所述的辐射过渡腔的横截面为一个矩形结构，两端为开路形式，上壁有一个与X波段波导缝隙天线的线阵间隙宽度相通的开口，下壁与C波段波导的上壁共用；所述X波段波导缝隙天线为线极化方式，极化方向沿X波段波导轴向，采用波导窄边斜缝辐射单元；所述C波段波导缝隙天线极化方向与X波段波导缝隙天线正交，采用波导宽边纵缝辐射单元；x波段波导缝隙天线的线阵间距为dl，C波段波导缝隙天线的线阵间距为d2，辐射过渡腔的横截面长边尺寸为d3。
[0010]所述的X波段波导缝隙天线为8个，每个X波段波导缝隙天线上的波导窄边斜缝辐射单元为30个。
[0011]所述的C波段波导缝隙天线为3个，每个C波段波导缝隙天线上的波导宽边纵缝辐射单元为3个。
[0012]dl、d2、d3 满足:d2 = 2Xdl，d3 = dl。
[0013]有益效果
[0014]本实用新型提出的一种C/Χ双波段共口径波导缝隙阵列天线，与现有技术相比，引入辐射过渡腔技术，实现双频共口径波导缝隙天线阵的设计。本实用新型解决了波导缝隙双频段共口径天线单元互相遮蔽难题，较之前微带、带状线双频段共口径阵列形式，具有高效率、高强度、高耐功率及易形成低副瓣等优势，为实现波导多频共口径阵列天线提供一种依据。
【附图说明】
[0015]图1本实用新型的C/Χ双波段共口径波导缝隙阵列天线结构侧视图
[0016]图2本实用新型的C/Χ双波段共口径波导缝隙阵列天线结构俯视图
[0017]图3X波段波导缝隙天线E面测试方向图
[0018]图4C波段波导缝隙天线E面测试方向图
[0019]图5C波段波导缝隙天线H面方向图
【具体实施方式】
[0020]现结合实施例、附图对本实用新型作进一步描述:
[0021]具体技术方案:所设计的C/Χ双波段阵列天线包含X波段波导缝隙天线1、辐射过渡腔2、C波段波导缝隙天线3。X波段波导缝隙天线采用波导窄边斜缝辐射单元12，极化方式是线极化，极化方向沿X波段波导11轴向，线阵选用行波阵形式，每条线阵包含30个斜缝辐射单元；C波段波导缝隙天线采用波导宽边缝辐射单元32，极化方向与X波段波导缝隙天线I正交，线阵选用驻波阵形式，每条线阵包含3个纵缝辐射单元，放置在天线的最下层；辐射过渡腔2放置于X波段波导缝隙天线I与C波段波导缝隙天线3之间，与X波段波导11间的线阵间隙4相连，调节辐射过渡腔的高度使辐射过渡腔2与线阵间隙4达到阻抗匹配，实现C波段波导缝隙天线通过线阵间隙4的高效率电磁波辐射。X波段缝隙天线线阵间距为dl，C波段缝隙天线线阵间距为d2，其关系应为:d2 = 2Xdl，所述辐射过渡腔的横截面的长边为d3，需满足d3 = dl。
[0022]参见图1，本实用新型的C/Χ双波段共口径波导缝隙阵列天线包括X波段波导缝隙天线1、辐射过渡腔2、c波段波导缝隙天线3。所述X波段波导缝隙天线I放置在整个天线的最上面，采用线极化形式，极化方向沿X波段波导11轴向，设计方式按照常用的波导窄边斜缝单元行波阵方法，X波段波导11内腔尺寸是22.86mmX 10.16mm ;辐射过渡腔2放置在X波段天线之后，横截面为一个矩形结构，尺寸为18mmX 5mm，两端设计为开路形式，上壁有一个宽度为5.84mm的开口，并与线阵间隙4宽度相通，下壁与C波段波导31共用，即也作为C波段波导31的上壁；调节辐射过渡腔2的高度使辐射过渡腔2与线阵间隙4达到阻抗匹配，实现C波段波导缝隙天线通过线阵间隙4的高效率电磁波辐射。C波段波导缝隙天线3放置在天线的最下面，C波段波导31内腔尺寸为35mmX 5mm，壁厚为1mm。所述X波段缝隙天线线阵间距为dl，所述C波段缝隙天线线阵间距为d2，其关系应为:d2 = 2Xdl，所述辐射过渡腔的横截面长边尺寸为d3，需满足d3 = dl ;
[0023]参见图2，X波段波导缝隙天线I采用波导宽边纵缝阵列，采用波导窄边斜缝辐射单元12，线阵选用行波阵形式，共有8条线阵组成，线阵间距dl = 18mm，每条线阵包含30个斜缝辐射单元12，相邻两条线阵间形成线阵间隙4，其宽度为5.84mm。C波段波导缝隙天线3采用波导宽边纵缝阵列，共有3条线阵组成，每条线阵由3个宽边纵缝辐射单元32组成，线阵选用驻波阵形式。在结构设计上，将辐射过渡腔2与C波段波导缝隙天线3设计为一个整体，进行整体加工，辐射过渡腔2上壁的两侧设计了 4个定位柱21，保证了 X波段波导缝隙天线与C波段波导缝隙天线相对安装位置的准确性。
[0024]本实用新型的X波段波导缝隙天线E面测试方向如图3所示。
[0025]见图3，X波段波导缝隙天线在高、中、低三个频点的测试方向图，波束宽度分别为2.98。、2.94。、2.89。，副瓣电平小于 _24dB。
[0026]C波段波导缝隙天线E面、H面的低频、中频、高频方向图测试结果如图4、图5所不O
[0027]见图4，C波段波导缝隙天线的E面方向图在低频、中频、高频波瓣宽度分别为:24.21。,24.92° ,25.48°，最大副瓣为-13.68dB。
[0028]见图5，C波段波导缝隙天线的H面方向图在低频、中频、高频波瓣宽度分别为:25.28。,25.21° ,24.56°，最大副瓣为-15.36dB。
[0029]上述低频、中频、高频实测方向图的增益均通过为比较法测得，根据天线的有效面积计算得到C波段工作在低频、中频、高频上的辐射效率均高于60%，X波段波导缝隙天线工作在低频、中频、高频上的辐射效率均高于50%。
[0030]从实测方向图中可以看出，天线在三个频点工作时，X波波导段缝隙天线辐射方向图、效辐射率均与传统设计的阵列相同；通过X波段天线间隙辐射，C波段天线E面方向图基本没有变化，但对H面方向图的主瓣形状及波束宽度稍有影响，经过合理的设计能够满足使用要求。天线的工作带宽内的驻波及方向图增益与传统的波导缝隙天线差别不大，证明该双频共口径天线设计方法是有效的。
【主权项】
1.一种C/X双波段共口径波导缝隙阵列天线，包括X波段波导缝隙天线(I)、c波段波导缝隙天线(3)，其特征在于在X波段波导缝隙天线(I)和C波段波导缝隙天线(3)之间设有辐射过渡腔(2);所述的辐射过渡腔(2)的横截面为一个矩形结构，两端为开路形式，上壁有一个与X波段波导缝隙天线(I)的线阵间隙(4)宽度相通的开口，下壁与C波段波导(31)的上壁共用；所述X波段波导缝隙天线(I)为线极化方式，极化方向沿X波段波导(11)轴向，采用波导窄边斜缝辐射单元(12);所述C波段波导缝隙天线(3)极化方向与X波段波导缝隙天线(I)正交，采用波导宽边纵缝辐射单元(32) ;X波段波导缝隙天线(I)的线阵间距为dl，C波段波导缝隙天线(3)的线阵间距为d2，辐射过渡腔(2)的横截面长边尺寸为d3。
2.根据权利要求1所述的C/X双波段共口径波导缝隙阵列天线，其特征在于所述的X波段波导缝隙天线(I)为8个，每个X波段波导缝隙天线(I)上的波导窄边斜缝辐射单元(12)为30 个。
3.根据权利要求1所述的C/X双波段共口径波导缝隙阵列天线，其特征在于所述的C波段波导缝隙天线(3)为3个，每个C波段波导缝隙天线(3)上的波导宽边纵缝辐射单元(32)为3个。
4.根据权利要求1所述的C/X双波段共口径波导缝隙阵列天线，其特征在于dl、d2、d3满足:d2 = 2Xdl，d3 = dl。
【专利摘要】本实用新型涉及一种C/X双波段共口径波导缝隙阵列天线，主要应用于多功能、多用途复合雷达。该天线包括X波段波导缝隙天线、辐射过渡腔、C波段波导缝隙天线。X波段波导缝隙天线采用波导窄边斜缝辐射单元，C波段波导缝隙天线采用波导宽边缝辐射阵列天线，利用两个天线的工作频率差，将C波段波导缝隙天线放置在X波段波导缝隙天线之后，利用辐射过渡腔实现C波段波导缝隙天线至X波段天线线阵间隙的阻抗匹配，通过线阵间隙实现C波段波导缝隙天线的电磁波辐射。
【IPC分类】H01Q13-28, H01Q21-30, H01Q13-22, H01Q21-24
【公开号】CN204333278
【申请号】CN201420832367
【发明人】宗耀, 张军, 汤畅, 李存龙, 高坤
【申请人】西安电子工程研究所
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月24日