一種c/x雙波段共口徑波導縫隙陣列天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達天線領域，具體涉及一種c/χ雙波段共口徑波導縫隙陣列天線，應用于多功能、多用途復合雷達。
【背景技術】
[0002]隨著多種用途運動平臺雷達系統(tǒng)的發(fā)展，對平臺上雷達系統(tǒng)的功能要求越來越多、對雷達系統(tǒng)指標要求越來越高。往往同一個平臺上需要布局多個頻段的雷達，地面雷達的常規(guī)做法是每個雷達使用一個天線，但移動武器平臺空間位置十分有限，無法安裝多個雷達天線，所以多頻段共孔徑天線設計技術越來越受到重視。
[0003]雙頻共口徑天線也就是分別工作在兩個頻段的天線單元按照一定的結構組合成的雙頻天線陣。這種類型陣列能夠克服由于頻比問題而產(chǎn)生的雙頻單元組陣的局限性，能應用于較大范圍的頻比。另外各頻段單元可以分別設計，單元形式可以任意選擇，大大增加了設計靈活性，可以節(jié)省空間和重量，優(yōu)勢更為突出，具有很好的應用前景。
[0004]微帶天線、帶狀線天線因為在單元間具有較大的空間，方便雙波段天線的集成，所以國際以及國內在雙頻設計的研宄重點基本都放在這兩種天線形式上，并且已經(jīng)有不少的相關報道，組陣的單元形式通常有印刷振子、印刷縫隙、微帶貼片等。例如，Ralph Pakuls在1998年采用多層微帶結構，上面是微帶貼片天線工作于C波段，下面采用微帶耦合縫隙單元工作在X波段，實現(xiàn)C/Χ雙波段共孔徑天線。Pozar.DM.等人在2001研制出工作于L和X頻段的一種微帶天線陣列，上層為打孔的L頻段貼片，下層為縫隙耦合饋電的X頻段單元貼片和L頻段饋線。Grzegorz和Jaworski等人在2010年提出一種L/C雙波段共孔徑天線陣，也是采用基于多層微帶板的形式實現(xiàn)。
[0005]但微帶天線因其效率低、強度差、耐功率低等缺點，且不易形成低副瓣，無法滿足部分高指標雷達的需求；波導縫隙天線陣本身具有的優(yōu)勢可以克服上述缺點，但波導縫隙天線中作為輻射元的線陣間隙較小，各頻段共口徑陣列天線單元互相遮蔽嚴重、且不同頻率天線單元互相影響，要實現(xiàn)較好輻射方向圖是很困難的，經(jīng)過查閱國內外文獻，基本沒有這方面報道。
【發(fā)明內容】
[0006]要解決的技術問題
[0007]為了克服現(xiàn)有多頻段共口徑天線技術的不足，本發(fā)明提出一種C/Χ雙波段共口徑波導縫隙陣列天線，解決波導縫隙陣列多頻段共口徑天線技術的難題，使之不僅能夠克服雙頻段天線單元互相遮蔽、互相影響的問題，同時又具有波導縫隙天線陣的優(yōu)勢，并能在工程實踐中被大量推廣應用。
[0008]技術方案
[0009]一種C/Χ雙波段共口徑波導縫隙陣列天線，包括X波段波導縫隙天線、C波段波導縫隙天線，其特征在于在X波段波導縫隙天線和C波段波導縫隙天線之間設有輻射過渡腔；所述的輻射過渡腔的橫截面為一個矩形結構，兩端為開路形式，上壁有一個與X波段波導縫隙天線的線陣間隙寬度相通的開口，下壁與C波段波導的上壁共用；所述X波段波導縫隙天線為線極化方式，極化方向沿X波段波導軸向，采用波導窄邊斜縫輻射單元；所述C波段波導縫隙天線極化方向與X波段波導縫隙天線正交，采用波導寬邊縱縫輻射單元；x波段波導縫隙天線的線陣間距為dl，C波段波導縫隙天線的線陣間距為d2，輻射過渡腔的橫截面長邊尺寸為d3。
[0010]所述的X波段波導縫隙天線為8個，每個X波段波導縫隙天線上的波導窄邊斜縫輻射單元為30個。
[0011]所述的C波段波導縫隙天線為3個，每個C波段波導縫隙天線上的波導寬邊縱縫輻射單元為3個。
[0012]dl、d2、d3 滿足:d2 = 2Xdl，d3 = dl。
[0013]有益效果
[0014]本發(fā)明提出的一種C/Χ雙波段共口徑波導縫隙陣列天線，與現(xiàn)有技術相比，引入輻射過渡腔技術，實現(xiàn)雙頻共口徑波導縫隙天線陣的設計。本發(fā)明解決了波導縫隙雙頻段共口徑天線單元互相遮蔽難題，較之前微帶、帶狀線雙頻段共口徑陣列形式，具有高效率、高強度、高耐功率及易形成低副瓣等優(yōu)勢，為實現(xiàn)波導多頻共口徑陣列天線提供一種依據(jù)。
【附圖說明】
[0015]圖1本發(fā)明的C/Χ雙波段共口徑波導縫隙陣列天線結構側視圖
[0016]圖2本發(fā)明的C/Χ雙波段共口徑波導縫隙陣列天線結構俯視圖
[0017]圖3X波段波導縫隙天線E面測試方向圖
[0018]圖4C波段波導縫隙天線E面測試方向圖
[0019]圖5C波段波導縫隙天線H面方向圖
【具體實施方式】
[0020]現(xiàn)結合實施例、附圖對本發(fā)明作進一步描述:
[0021]具體技術方案:所設計的C/Χ雙波段陣列天線包含X波段波導縫隙天線1、輻射過渡腔2、C波段波導縫隙天線3。X波段波導縫隙天線采用波導窄邊斜縫輻射單元12，極化方式是線極化，極化方向沿X波段波導11軸向，線陣選用行波陣形式，每條線陣包含30個斜縫輻射單元；C波段波導縫隙天線采用波導寬邊縫輻射單元32，極化方向與X波段波導縫隙天線I正交，線陣選用駐波陣形式，每條線陣包含3個縱縫輻射單元，放置在天線的最下層；輻射過渡腔2放置于X波段波導縫隙天線I與C波段波導縫隙天線3之間，與X波段波導11間的線陣間隙4相連，調節(jié)輻射過渡腔的高度使輻射過渡腔2與線陣間隙4達到阻抗匹配，實現(xiàn)C波段波導縫隙天線通過線陣間隙4的高效率電磁波輻射。X波段縫隙天線線陣間距為dl，C波段縫隙天線線陣間距為d2，其關系應為:d2 = 2Xdl，所述輻射過渡腔的橫截面的長邊為d3，需滿足d3 = dl。
[0022]參見圖1，本發(fā)明的C/Χ雙波段共口徑波導縫隙陣列天線包括X波段波導縫隙天線1、輻射過渡腔2、c波段波導縫隙天線3。所述X波段波導縫隙天線I放置在整個天線的最上面，采用線極化形式，極化方向沿X波段波導11軸向，設計方式按照常用的波導窄邊斜縫單元行波陣方法，X波段波導11內腔尺寸是22.86mmX 10.16mm ;輻射過渡腔2放置在X波段天線之后，橫截面為一個矩形結構，尺寸為18mmX 5mm，兩端設計為開路形式，上壁有一個寬度為5.84mm的開口，并與線陣間隙4寬度相通，下壁與C波段波導31共用，即也作為C波段波導31的上壁；調節(jié)輻射過渡腔2的高度使輻射過渡腔2與線陣間隙4達到阻抗匹配，實現(xiàn)C波段波導縫隙天線通過線陣間隙4的高效率電磁波輻射。C波段波導縫隙天線3放置在天線的最下面，C波段波導31內腔尺寸為35mmX5mm，壁厚為1mm。所述X波段縫隙天線線陣間距為dl，所述C波段縫隙天線線陣間距為d2，其關系應為:d2 = 2Xdl，所述輻射過渡腔的橫截面長邊尺寸為d3，需滿足d3 = dl ;
[0023]參見圖2，X波段波導縫隙天線I采用波導寬邊縱縫陣列，采用波導窄邊斜縫輻射單元12，線陣選用行波陣形式，共有8條線陣組成，線陣間距dl = 18mm，每條線陣包含30個斜縫輻射單元12，相鄰兩條線陣間形成線陣間隙4，其寬度為5.84mm。C波段波導縫隙天線3采用波導寬邊縱縫陣列，共有3條線陣組成，每條線陣由3個寬邊縱縫輻射單元32組成，線陣選用駐波陣形式。在結構設計上，將輻射過渡腔2與C波段波導縫隙天線3設計為一個整體，進行整體加工，輻射過渡腔2上壁的兩側設計了 4個定位柱21，保證了 X波段波導縫隙天線與C波段波導縫隙天線相對安裝位置的準確性。
[0024]本發(fā)明的X波段波導縫隙天線E面測試方向如圖3所示。
[0025]見圖3，X波段波導縫隙天線在高、中、低三個頻點的測試方向圖，波束寬度分別為2.98。、2.94。、2.89。，副瓣電平小于 _24dB。
[0026]C波段波導縫隙天線E面、H面的低頻、中頻、高頻方向圖測試結果如圖4、圖5所不O
[0027]見圖4，C波段波導縫隙天線的E面方向圖在低頻、中頻、高頻波瓣寬度分別為:24.21。,24.92° ,25.48°，最大副瓣為-13.68dB。
[0028]見圖5，C波段波導縫隙天線的H面方向圖在低頻、中頻、高頻波瓣寬度分別為:25.28。,25.21° ,24.56°，最大副瓣為-15.36dB。
[0029]上述低頻、中頻、高頻實測方向圖的增益均通過為比較法測得，根據(jù)天線的有效面積計算得到C波段工作在低頻、中頻、高頻上的輻射效率均高于60%，X波段波導縫隙天線工作在低頻、中頻、高頻上的輻射效率均高于50%。
[0030]從實測方向圖中可以看出，天線在三個頻點工作時，X波波導段縫隙天線輻射方向圖、效輻射率均與傳統(tǒng)設計的陣列相同；通過X波段天線間隙輻射，C波段天線E面方向圖基本沒有變化，但對H面方向圖的主瓣形狀及波束寬度稍有影響，經(jīng)過合理的設計能夠滿足使用要求。天線的工作帶寬內的駐波及方向圖增益與傳統(tǒng)的波導縫隙天線差別不大，證明該雙頻共口徑天線設計方法是有效的。
【主權項】
1.一種C/X雙波段共口徑波導縫隙陣列天線，包括X波段波導縫隙天線(I)、c波段波導縫隙天線(3)，其特征在于在X波段波導縫隙天線(I)和C波段波導縫隙天線(3)之間設有輻射過渡腔(2);所述的輻射過渡腔(2)的橫截面為一個矩形結構，兩端為開路形式，上壁有一個與X波段波導縫隙天線(I)的線陣間隙(4)寬度相通的開口，下壁與C波段波導(31)的上壁共用；所述X波段波導縫隙天線(I)為線極化方式，極化方向沿X波段波導(11)軸向，采用波導窄邊斜縫輻射單元(12);所述C波段波導縫隙天線(3)極化方向與X波段波導縫隙天線(I)正交，采用波導寬邊縱縫輻射單元(32) ;X波段波導縫隙天線(I)的線陣間距為dl，C波段波導縫隙天線(3)的線陣間距為d2，輻射過渡腔(2)的橫截面長邊尺寸為d3。
2.根據(jù)權利要求1所述的C/X雙波段共口徑波導縫隙陣列天線，其特征在于所述的X波段波導縫隙天線(I)為8個，每個X波段波導縫隙天線(I)上的波導窄邊斜縫輻射單元(12)為30 個。
3.根據(jù)權利要求1所述的C/X雙波段共口徑波導縫隙陣列天線，其特征在于所述的C波段波導縫隙天線(3)為3個，每個C波段波導縫隙天線(3)上的波導寬邊縱縫輻射單元(32)為3個。
4.根據(jù)權利要求1所述的C/X雙波段共口徑波導縫隙陣列天線，其特征在于dl、d2、d3滿足:d2 = 2Xdl，d3 = dl。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種C/X雙波段共口徑波導縫隙陣列天線，主要應用于多功能、多用途復合雷達。該天線包括X波段波導縫隙天線、輻射過渡腔、C波段波導縫隙天線。X波段波導縫隙天線采用波導窄邊斜縫輻射單元，C波段波導縫隙天線采用波導寬邊縫輻射陣列天線，利用兩個天線的工作頻率差，將C波段波導縫隙天線放置在X波段波導縫隙天線之后，利用輻射過渡腔實現(xiàn)C波段波導縫隙天線至X波段天線線陣間隙的阻抗匹配，通過線陣間隙實現(xiàn)C波段波導縫隙天線的電磁波輻射。
【IPC分類】H01Q21-24, H01Q13-22, H01Q13-28, H01Q21-30
【公開號】CN104638374
【申請?zhí)枴緾N201410814677
【發(fā)明人】宗耀, 張軍, 湯暢, 李存龍, 高坤
【申請人】西安電子工程研究所
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月24日