本發(fā)明涉及縫隙陣列天線的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種寬帶賦形波導縫隙陣列天線。

背景技術(shù)：

如圖1所示，傳統(tǒng)的波導縫隙陣列天線由于具有口徑利用率高、可靠性好、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、電氣性能優(yōu)良的特點，廣泛應(yīng)用于雷達、衛(wèi)星通信、機械導彈等領(lǐng)域。在應(yīng)用過程中，經(jīng)常會用到賦形方向圖這一參數(shù)，如圖2所示，傳統(tǒng)的賦形方向圖是通過移相網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)賦形功能，且波導縫隙陣列天線的輻射陣面是整體耦合饋電。但是，波導縫隙陣列天線的帶寬始終受到限制。

目前，為了拓展波導陣列天線的帶寬，通常采用將輻射面分成若干區(qū)域，以達到拓展帶寬的目的。但是，在分區(qū)的同時，又產(chǎn)生了移相網(wǎng)絡(luò)耦合的問題，并始終無法得到解決。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，為了解決上述現(xiàn)有的波導陣列天線存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種寬帶賦形波導縫隙陣列天線，所述寬帶賦形波導縫隙陣列天線的輻射陣面分為若干輻射子陣，每個所述輻射子陣包括：若干輻射波導及其對應(yīng)的若干波導移相器，耦合子陣和饋電波導；所述若干波導移相器位于所述若干輻射波導之上，所述耦合子陣位于所述若干波導移相器之上，且與所述若干波導移相器呈十字型；所述饋電波導位于所述耦合子陣之上，且與所述耦合子陣呈十字型。一個所述輻射子陣對應(yīng)一個所述耦合子陣，一個所述耦合斜縫對應(yīng)一個所述波導移相器，且每個所述耦合斜縫與每個所述波導移相器之間呈十字型。

所述波導移相器進一步包括若干移相波導，所述若干移相波導位于所述波導移相器的表面上。

所述耦合子陣進一步包括若干耦合波導和耦合斜縫，所述耦合波導之間開有所述耦合斜縫。

所述耦合斜縫的諧振長度和傾斜角度均取決于所述耦合斜縫對應(yīng)的等效電阻。

所述寬帶賦形波導縫隙陣列天線進一步包括功分器，用于對每個所述輻射子陣的饋電波導統(tǒng)一分配和饋電。

所述耦合子陣采用hfss全波分析軟件，根據(jù)所述耦合斜縫的耦合量和s參數(shù)，優(yōu)化耦合斜縫的縫隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，所述耦合斜縫的縫隙結(jié)構(gòu)參數(shù)包括：耦合斜縫的諧振長度和傾斜角度。

所述饋電波導采用hfss全波分析軟件，根據(jù)所述饋電斜縫的等效電阻和s參數(shù)，優(yōu)化饋電斜縫的縫隙的諧振長度和傾斜角度。

每個所述波導移相器給對應(yīng)的所述輻射子陣分別移相和相位補償，達到賦形移相功能，每個輻射子陣中的若干所述波導移相器均由所述耦合子陣饋電，再由所示饋電波導對所述耦合子陣饋電，使得所述寬帶賦形波導縫隙陣列天線具有寬帶和賦形方向圖的綜合要求，具有重要的使用價值。

利用遺傳算法，得到所述陣列天線賦形方向圖需要的口面場幅相分布，通過所述波導縫隙陣列天線的口面場幅相分布，確定耦合斜縫的等效電阻和耦合斜縫的諧振長度，進一步確定相位移相器的長度和寬度，達到所述波導移相器的相位補償，再根據(jù)賦形方向圖要求的相位補償和采用不同波導寬度、相位不同的原理，調(diào)節(jié)移相波導的寬度，達到所需要的波導移相器的相位要求和賦形相位補償，達到賦形相位移相功能。

基于此，將所述輻射陣面分為若干個輻射子陣，每個所述輻射子陣采用各自的波導移相器，所述波導移相器形成賦形移相網(wǎng)絡(luò)，在所述輻射子陣面和所述耦合子陣之間增加了賦形移相網(wǎng)絡(luò)，用于賦形相位補償；不同于傳統(tǒng)的賦形陣的單個賦形移相網(wǎng)絡(luò)，替代傳統(tǒng)單個輻射陣面來拓展天線帶寬。

本發(fā)明采用將所述輻射陣面分成若干個輻射子陣，拓展天線帶寬，外加賦形移相網(wǎng)絡(luò)達到寬帶賦形天線方向圖，非常利于雷達、通訊等需要賦形方向圖以及寬帶天線的使用要求。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明具有賦形方向圖的功能，同時和一般不分區(qū)的賦形縫隙陣相比，具有更大的帶寬；本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)緊湊，成本較低，易于工程實現(xiàn)和應(yīng)用。本發(fā)明還具有寬帶和賦形方向圖的綜合要求，具有重要的使用價值；本發(fā)明將整個輻射陣面分為若干輻射子陣，各個輻射子陣分別進行饋電，既滿足了天線方向圖賦形又拓展了天線帶寬。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)非賦形波導縫隙陣局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為不分區(qū)賦形方向圖波導縫隙陣結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的一種寬帶賦形波導縫隙陣列天線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的一種寬帶賦形波導縫隙陣列天線的側(cè)視圖；

圖5為本發(fā)明的一種寬帶賦形波導縫隙陣列天線的賦形方向圖；

圖6為本發(fā)明的一種寬帶賦形波導縫隙陣列天線的駐波系數(shù)隨頻率變化的曲線圖；

圖7為現(xiàn)有的不分區(qū)的波導縫隙陣列天線的駐波系數(shù)隨頻率變化的曲線圖。

附圖標識：

1、輻射波導2、波導移相器

3、耦合子陣4、饋電波導

5、移相波導6、耦合波導

7、耦合斜縫

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

本發(fā)明提出的一種寬帶賦形波導縫隙陣列天線，將所述輻射陣面平均分為四個輻射子陣，并用四個波導移相器給四個輻射子陣分別移相，通過所述耦合子陣給所述波導移相器耦合饋電，再由所示饋電波導對所述耦合子陣饋電。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用全波分析方法設(shè)計和分析所述寬帶賦形波導縫隙陣列天線，可用于常見的各種微波頻段，在本實施例中，以ku微波頻段為例，采用13.9ghz的工作頻率，所述輻射波導、所述耦合波導、所述饋電波導的尺寸均為14.38*4毫米；所述耦合波導面板厚度為0.8毫米，耦合縫隙寬度為1.6毫米，且為降低加工難度，所述耦合縫隙末端均采用半圓頭替代矩形頭，所述半圓頭的直徑為1.6毫米。

如圖3和4所示，本發(fā)明提供了一種寬帶賦形波導縫隙陣列天線，所述寬帶賦形波導縫隙陣列天線的輻射陣面分為四個輻射子陣，每個所述輻射子陣包括：若干輻射波導1，四個波導移相器2，耦合子陣3，饋電波導4；所述四個波導移相器并排放置，且均位于所述若干輻射波導1之上，所述耦合子陣3位于所述四個波導移相器2之上，且與所述四個波導移相器2呈十字型；所述饋電波導4位于所述耦合子陣3之上，且與所述耦合子陣3呈十字型。

如圖4所示，所述波導移相器2進一步包括若干移相波導5，所述若干移相波導5位于所述波導移相器2的表面上。

如圖1和4所示，所述耦合子陣3進一步包括若干耦合波導6和耦合斜縫7，所述耦合波導6之間開有所述耦合斜縫7。

一個所述輻射子陣對應(yīng)一個所述耦合子陣3，一個所述耦合斜縫7對應(yīng)一個所述波導移相器2，且每個所述耦合斜縫7與每個所述波導移相器2之間呈十字型。

所述耦合斜縫的諧振長度和傾斜角度均取決于與所述耦合斜縫7對應(yīng)的等效電阻。

所述寬帶賦形波導縫隙陣列天線進一步包括功分器，用于對每個所述輻射子陣的饋電波導4統(tǒng)一分配和饋電。

所述耦合子陣3采用hfss全波分析軟件，根據(jù)所述耦合斜縫7的耦合量和s參數(shù)，優(yōu)化耦合斜縫的縫隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，所述耦合斜縫的縫隙結(jié)構(gòu)參數(shù)包括：耦合斜縫的諧振長度和傾斜角度。

所述饋電波導采用hfss全波分析軟件，根據(jù)饋電斜縫的等效電阻和s參數(shù)，優(yōu)化饋電斜縫的縫隙的諧振長度和傾斜角度。

每個所述波導移相器2給對應(yīng)的所述輻射子陣分別移相和相位補償，達到賦形移相功能，每個輻射子陣中的若干所述波導移相器2均由所述耦合子陣3饋電，再由所示饋電波導5對所述耦合子陣3饋電，使得所述寬帶賦形波導縫隙陣列天線具有寬帶和賦形方向圖的綜合要求，具有重要的使用價值。

采用遺傳算法，得到所述陣列天線賦形方向圖需要的口面場幅相分布，通過所述波導縫隙陣列天線的口面場幅相分布，確定所述耦合斜縫7的等效電阻和耦合斜縫的諧振長度，進一步確定相位移相器的長度和寬度，達到所述波導移相器2的相位補償，再根據(jù)賦形方向圖要求的相位補償和采用不同波導寬度、相位不同的原理，調(diào)節(jié)移相波導的寬度，達到所需要的所述波導移相器2的相位要求和賦形相位補償，并達到賦形相位移相功能。

基于此，將所述輻射陣面分為若干個輻射子陣，每個所述輻射子陣采用各自的所述波導移相器2，所述波導移相器2形成賦形移相網(wǎng)絡(luò)，在所述輻射子陣面和所述耦合子陣3之間增加了賦形移相網(wǎng)絡(luò)，用于賦形相位補償；不同于傳統(tǒng)的賦形陣的單個賦形移相網(wǎng)絡(luò)，替代傳統(tǒng)單個輻射陣面來拓展天線帶寬。

本發(fā)明采用將所述輻射陣面分成若干個輻射子陣，拓展天線帶寬，外加賦形移相網(wǎng)絡(luò)達到寬帶賦形天線方向圖，非常利于雷達、通訊等需要賦形方向圖以及寬帶天線的使用要求。

如圖5所示，為本發(fā)明的新型寬帶賦形波導縫隙陣天線方向圖，可以看出在13.9ghz頻率上賦形方向圖副瓣電平分別為-23db和-16db，增益為29.23db。

如圖6所示，為本發(fā)明的所述寬帶賦形波導縫隙陣列天線的駐波系數(shù)隨頻率變化曲線，反應(yīng)駐波帶寬特性，可以看到波導縫隙陣賦形方向圖駐波系數(shù)在1.5以下的帶寬為330mhz，而如圖7所示，為現(xiàn)有的賦形波導縫隙陣天線的駐波系數(shù)隨頻率變化曲線，在同樣結(jié)構(gòu)不分區(qū)的情況下，可以看到波導縫隙陣賦形方向圖駐波系數(shù)1.5以下帶寬為220mhz。

最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。