本發(fā)明涉及天線，具體來(lái)說(shuō)是一種寬帶圓極化波導(dǎo)縫隙天線及天線陣列。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的圓極化天線以微帶天線為主，其形式有微帶貼片天線，微帶縫隙天線等。這些天線又可以根據(jù)饋電網(wǎng)絡(luò)和排列形式進(jìn)行多種組合，從而易于實(shí)現(xiàn)圓極化。學(xué)者們提出了許多實(shí)現(xiàn)圓極化的方式，并且優(yōu)化了阻抗和軸比帶寬。另外，因其具有剖面低、重量輕、易于共形等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。但是，微帶天線本身仍具有功率容量小，輻射效率低、環(huán)境適應(yīng)性較差以及對(duì)于介質(zhì)材料要求較高等缺點(diǎn)。以印刷振子、磁電偶極子為單元組合構(gòu)成的圓極化天線可以獲得較大的工作帶寬，但其結(jié)構(gòu)上較為復(fù)雜、加工成本較高、并且與微帶圓極化天線類似，因存在介質(zhì)損耗和饋線損耗等因素，影響了天線效率。

2、從傳輸線結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，金屬類波導(dǎo)和同軸結(jié)構(gòu)具有低損耗優(yōu)勢(shì)。波導(dǎo)縫隙天線采用集中式饋電結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，高效率和功率容量大等優(yōu)點(diǎn)，基于這些優(yōu)點(diǎn)，波導(dǎo)縫隙天線在雷達(dá)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前關(guān)于波導(dǎo)縫隙天線的研究多為線極化天線，要實(shí)現(xiàn)圓極化的波導(dǎo)縫隙天線，通常分為以下幾種：第一種，可以通過(guò)使縫隙波導(dǎo)在行波中產(chǎn)生兩種極化分量且兩種極化分量具有90°的相位差。第二種，在線極化的基礎(chǔ)上引入圓極化器使天線輻射圓極化波。第三種，通過(guò)縫隙形狀和空間距離形成兩種不同極化90°的相位差。其中行波陣屬于頻率掃描天線，波束具有色散特性；引入圓極化器則增加了天線結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，且通常工作帶寬較窄，，無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的通信容量要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于如何基于簡(jiǎn)答的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)良好的寬頻帶，便于單獨(dú)組成大型平面陣的圓極化波導(dǎo)縫隙天線。

2、本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)解決上述技術(shù)問題的：

3、寬帶圓極化波導(dǎo)縫隙天線，包括波導(dǎo)管本體，在所述波導(dǎo)管本體的a側(cè)面設(shè)有平行的兩排靠背波導(dǎo)壁；同排的靠背波導(dǎo)壁間隔設(shè)置；每個(gè)靠背波導(dǎo)壁遠(yuǎn)離a側(cè)面的b側(cè)面上均開設(shè)有傾斜縫隙；所述a側(cè)面位于同排兩個(gè)靠背波導(dǎo)壁之間開設(shè)有一個(gè)彎折縫隙，所述彎折縫隙包括輻射部分lf1和非輻射部分lf2；同排上的彎折縫隙與傾斜縫隙間隔設(shè)置；兩排傾斜縫隙的傾斜方向一致；兩排彎折縫隙的相鄰兩個(gè)彎折縫隙為以lf2部分端部為中心旋轉(zhuǎn)180°對(duì)稱設(shè)置；兩排彎折縫隙的中心和兩排傾斜縫隙的中心處于波導(dǎo)管本體與靠背波導(dǎo)壁形成的l形的同一截面內(nèi)。

4、進(jìn)一步的，彎折縫隙包括平行于a側(cè)面長(zhǎng)度方向的lf2部分和正交于傾斜縫隙的lf1兩個(gè)部分，其中l(wèi)f2部分不切割波導(dǎo)表面電流，不產(chǎn)生輻射，即為非輻射部分；lf1部分切割表面電流，與傾斜縫隙形成正交極化，即為輻射部分。

5、進(jìn)一步的，同排所述傾斜縫隙等間隔設(shè)置。

6、進(jìn)一步的，波導(dǎo)縫隙天線為中心饋電，在波導(dǎo)管本體中心采用凹槽6分隔兩側(cè)電場(chǎng)，使兩側(cè)電場(chǎng)對(duì)稱分布。

7、進(jìn)一步的，所述傾斜縫隙的傾斜角傾斜角根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。

8、進(jìn)一步的，所述傾斜縫隙和彎折縫隙的長(zhǎng)度為0.5波長(zhǎng)。

9、進(jìn)一步的，所述靠背波導(dǎo)壁的高度為1/4波長(zhǎng)，波導(dǎo)管斷面的高度為小于0.2波長(zhǎng)，波導(dǎo)管斷面的長(zhǎng)度小于0.7波長(zhǎng)。

10、進(jìn)一步的，所述波導(dǎo)管本體以及靠背波導(dǎo)壁為金屬材質(zhì)或表面鍍金屬的復(fù)合材料。

11、進(jìn)一步的，所述波導(dǎo)管本體與靠背波導(dǎo)壁一體成型。

12、本發(fā)明還提供一種應(yīng)用了上述天線的天線陣列。

13、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

14、1、天線對(duì)靠背波導(dǎo)壁的寬度以及傾斜縫隙的傾斜角沒有嚴(yán)格要求。可根據(jù)實(shí)際情況在一定范圍內(nèi)自由設(shè)定縫隙傾斜角θ，并使彎折縫隙lf1部分與其呈90°夾角，通過(guò)對(duì)彎折縫隙lf1和lf2兩個(gè)部分的長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整實(shí)現(xiàn)兩個(gè)正交極化等幅，天線設(shè)計(jì)流程簡(jiǎn)單且自由度高。

15、2、通過(guò)傾斜縫隙和彎折縫隙的1/4波長(zhǎng)的高度差，激勵(lì)出兩種幅度相等、相位差90度的正交模式，在空間合成圓極化輻射波，在較寬頻帶內(nèi)的實(shí)現(xiàn)了阻抗匹配和良好軸比特性；

16、3、本發(fā)明采用全金屬波導(dǎo)一體化加工，損耗低，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)高輻射效率，且具有圓極化特性，可接收到任意極化的電磁波。適用于機(jī)載、星載等對(duì)天線穩(wěn)定性要求苛刻的平臺(tái)。

技術(shù)特征：

1.寬帶圓極化波導(dǎo)縫隙天線，包括波導(dǎo)管本體，在所述波導(dǎo)管本體的a側(cè)面設(shè)有平行的兩排靠背波導(dǎo)壁；同排的靠背波導(dǎo)壁間隔設(shè)置；其特征在于，每個(gè)靠背波導(dǎo)壁遠(yuǎn)離a側(cè)面的b側(cè)面上均開設(shè)有傾斜縫隙；所述a側(cè)面位于同排兩個(gè)靠背波導(dǎo)壁之間開設(shè)有一個(gè)彎折縫隙，所述彎折縫隙包括輻射部分lf1和非輻射部分lf2；同排上的彎折縫隙與傾斜縫隙間隔設(shè)置；兩排傾斜縫隙的傾斜方向一致；兩排彎折縫隙的相鄰兩個(gè)彎折縫隙為以lf2部分端部為中心旋轉(zhuǎn)180°對(duì)稱設(shè)置；兩排彎折縫隙的中心和兩排傾斜縫隙的中心處于波導(dǎo)管本體與靠背波導(dǎo)壁形成的l形的同一截面內(nèi)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶圓極化波導(dǎo)縫隙天線，其特征在于，彎折縫隙包括平行于a側(cè)面長(zhǎng)度方向的lf2部分和正交于傾斜縫隙的lf1兩個(gè)部分，其中l(wèi)f2部分不切割波導(dǎo)表面電流，不產(chǎn)生輻射，即為非輻射部分；lf1部分切割表面電流，與傾斜縫隙形成正交極化，即為輻射部分。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶圓極化波導(dǎo)縫隙天線，其特征在于，同排所述傾斜縫隙等間隔設(shè)置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶圓極化波導(dǎo)縫隙天線，其特征在于，波導(dǎo)縫隙天線為中心饋電，在波導(dǎo)管本體中心采用凹槽6分隔兩側(cè)電場(chǎng)，使兩側(cè)電場(chǎng)對(duì)稱分布。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的寬帶圓極化波導(dǎo)縫隙天線，其特征在于，所述傾斜縫隙的傾斜角根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的寬帶圓極化波導(dǎo)縫隙天線，其特征在于，所述傾斜縫隙和彎折縫隙的長(zhǎng)度為0.5波長(zhǎng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的寬帶圓極化波導(dǎo)縫隙天線，其特征在于，所述靠背波導(dǎo)壁的高度為1/4波長(zhǎng)，波導(dǎo)管斷面的高度為小于0.2波長(zhǎng)，波導(dǎo)管斷面的長(zhǎng)度小于0.7波長(zhǎng)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的寬帶圓極化波導(dǎo)縫隙天線，其特征在于，所述波導(dǎo)管本體以及靠背波導(dǎo)壁為金屬材質(zhì)或表面鍍金屬的復(fù)合材料。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的寬帶圓極化波導(dǎo)縫隙天線，其特征在于，所述波導(dǎo)管本體與靠背波導(dǎo)壁一體成型。

10.一種包括權(quán)利要求1至8任一所述波導(dǎo)縫隙天線的天線陣列。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種寬帶圓極化波導(dǎo)縫隙天線及天線陣列，波導(dǎo)縫隙天線包括波導(dǎo)管本體，在波導(dǎo)管本體的A側(cè)面設(shè)有平行的兩排靠背波導(dǎo)壁；同排的靠背波導(dǎo)壁間隔設(shè)置；其特征在于，每個(gè)靠背波導(dǎo)壁遠(yuǎn)離A側(cè)面的B側(cè)面上均開設(shè)有傾斜縫隙；A側(cè)面位于同排兩個(gè)靠背波導(dǎo)壁之間開設(shè)有一個(gè)彎折縫隙，彎折縫隙包括輻射部分Lf1和非輻射部分Lf2；同排上的彎折縫隙與傾斜縫隙間隔設(shè)置；兩排傾斜縫隙的傾斜方向一致；兩排彎折縫隙的相鄰兩個(gè)彎折縫隙為以Lf2部分端部為中心旋轉(zhuǎn)180°對(duì)稱設(shè)置；兩排彎折縫隙的中心和兩排傾斜縫隙的中心處于波導(dǎo)管本體與靠背波導(dǎo)壁形成的L形的同一截面內(nèi)。本發(fā)明天線對(duì)靠背波導(dǎo)壁的寬度以及傾斜縫隙的傾斜角沒有嚴(yán)格要求。可根據(jù)實(shí)際情況在一定范圍內(nèi)自由設(shè)定縫隙傾斜角θ，并使彎折縫隙Lf1部分與其呈90°夾角，通過(guò)對(duì)彎折縫隙Lf1和Lf2兩個(gè)部分的長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整實(shí)現(xiàn)兩個(gè)正交極化等幅，天線設(shè)計(jì)流程簡(jiǎn)單且自由度高。

技術(shù)研發(fā)人員：汪偉,唐祥福,羅彥彬,張洪濤,孫遠(yuǎn)濤,王小宇,倪弘利,王爍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21