高增益斜波束圓極化平板天線的製作方法

2023-11-11 17:41:22 1

專利名稱：高增益斜波束圓極化平板天線的製作方法
技術領域：
該實用新型主要涉及平板天線。
背景技術：
常見的平板天線主要有兩種類型，微帶型和波導型天線。微帶型天線具有體積小，重量 輕的特點。但是在微波頻段由於介質板材的特性，最後天線的損耗大、帶寬窄，因此高增益 微帶天線的製造有面積大、成本高等諸多難點。
而波導型天線主要利用縫隙或喇叭作為天線的輻射單元，由於天線不採用介電襯料，避 免了由此而帶來的損耗，天線整體效率較高。
發明內容
如前所述，由于波導型天線低損耗的特點，因此易於製造高增益天線。但傳統波導型天 線也存在體積大，不易加工的缺點，不利於天線的小型化。同時，傳統天線的最大輯射方向 在天線法線方向，而實際工作中，這類天線在實際工作中特別是用於衛星通訊天線時.要跟 蹤地球同步衛星工作，往往需要傾斜使用，因此存在著風阻大，外型剖面高等缺點，不能完 全滿足車載環境下的使用。
本發明中通過引入一種新的圓極化漏波波導輻射單元，並成功與波導功分器相結合。與 傳統天線相比，既有波導型天線的低損耗特點，又有體積小、重量輕、易加工的優點，同時 卜丄l於漏波波導自身特點，研製出一種小型化高增益傾斜波束圓極化平板天線。實際工作過程 中，天線無須傾斜使用，只需平放即可工作。
該天線採用分層結構，使用塑料製作並在表面塗覆導電金屬的方法來製造天線的頂層、 底層導電板。通過這種製造工藝天線整體較輕，批量製造一致性好，且製造成本較低。
該種漏波波導平板陣列天線，包括
一、 底層導電板，其進一步包括
1、 波導功分器部分，與中間層的功分器部分合併構成完整的波導功分器結構。
2、 波導輸出口部分，與中間層的輸出口部分合併構成天線的輸出口，直接連接後賽的發 射機或接收機。
3、 波導過渡部分，與中間層及上層的過渡部分合併構成過渡波導，使得能量從功分器中 傳遞至輻射波導中。
二、 中間層導電板，被疊在所述底層導電板的上部，具體包括
1、 波導功分器部分，與中間層的功分器部分合併構成完整的波導功分器結構。
2、 波導輸出口部分，與中間層的輸出口部分合併構成天線的輸出口，直接連接後續的發 射機或接收機。
3、 波導過渡部分，與中間層及上層的過渡部分合併構成過渡波導，使得能量從功分器中 傳遞至輻射波導中。
三、 頂層導電板，被疊在所述中間層導電板的上部，具體包括-
1、 具有固定長度和寬度，使信號朝中心聚集以便將它們同相疊加輸出的波導槽道；頂部 槽道處具有以固定間隔的十字形交叉形縫隙，與槽道一起構成若干漏波波導天線。
2、 連接到所述槽道的波導過渡單元，它的作用是使各個漏波波導的信號能夠傳遞到下層 的功分器中，實現同相疊加，並送往後續的波導輸出口；
本發明天線由頂層導電板、中間層導電板、底層導電板共同連接而成，頂板上的每個縫 隙均由各個漏波波導進行饋電。在波導功分器中合併，並進入到底部波導輸出口中，使得信 號最終被同相疊加而輸出。
為了保證批量生產性，本發明天線的頂層、底層導電板均可由塑料製成，且在表面塗覆 導電金屬的方法來製造。但是，為了保證好的電氣性能，本發明的天線頂層、中間層和底層 3電板也可由金屬材料精密加工製成。


圖1為天線整體結構分解圖，示出了本發明的漏波波導平板陣列天線的結構。
圖2a為圖1所示的本發明天線的頂層導電板的仰視圖。
圖2b為圖1所示的本發明天線的頂層導電板的側視圖。
圖2c為圖1所示的本發明天線的頂層導電板的側視局部放大圖。
圖3a為圖l所示的本發明天線的中間層導電板的俯視圖。
圖3b為圖1所示的本發明天線的中間層導電板的仰視圖。
圖3c為圖1所示的本發明天線的中間層導電板的側視圖。
圖3d為圖1所示的本發明天線的中間層導電板的側視局部放大圖。
圖4a為圖1所示的本發明天線的底層導電板的俯視圖。
圖4b為圖1所示的本發明天線的底層導電板的仰視圖。
圖4c為圖1所示的本發明天線的底層導電板的側視圖。
圖4d為圖1所示的本發明天線的底層導電板的側視局部放大圖。
圖5為圖1所示的本發明天線的組合裝配截面圖。
圖6a為圖1所示的本發明天線中的波導傳輸線剖面圖1。
圖6b為圖1所示的本發明天線中的波導傳輸線剖面圖2。
附圖的主要部分中數字的說明 1:頂層導電板 11:輻射縫隙 12:波導過渡階梯l 2:中間層導電板 21:波導過渡通孔 22:波導功分器部分
23:波導輸出口階梯
3:底層導電板 31:波導過渡階梯2 32:波導功分器部分 33:波導輸出口
具體實施方式
在下文中，將參照附圖對本發明天線的具體實施方式
進行說明。
圖l為天線整體結構分解圖，示出了本發明的漏波波導平板陣列天線的結構。圖2a為圖 1所示的本發明天線的頂層導電板的仰視圖。圖2b為圖1所示的本發明天線的頂層導電板的 側視圖。圖2c為圖1所示的本發明天線的頂層導電板的側視局部放大圖。圖3a為圖1所示 的本發明天線的中間層導電板的俯視圖。圖3b為圖1所示的本發明天線的中間層導電板的仰 視圖。圖3c為圖l所示的本發明天線的中間層導電板的側視圖。圖3d為圖l所示的本發明
天線的中間層導電板的側視局部放大圖。圖4a為圖1所示的本發明天線的底層導電板的俯視 圖。圖4b為圖l所示的本發明天線的底層導電板的仰視圖。圖4c為圖l所示的本發明天線 的底層導電板的側視圖。圖4d為圖l所示的本發明天線的底層導電板的側視局部放大圖。圖 5為圖1所示的本發明天線的組合裝配截面圖。圖6a為圖1所示的本發明天線中的波導傳 輸線剖面圖1。圖6b為圖1所示的本發明天線中的波導傳輸線剖面圖2。
如圖1所示，根據本發明的漏波波導平板陣列天線包括頂層導電板1、中間層導電板2、 底層導電板3。天線裝配時，天線的頂層、中間層、底層導電板依次疊在一起，如圖l，圖5 所示。為了傳輸信號，如圖6a所示，具有固定寬度的頂板1槽道與中間層導電板2的上表面 -道形成整體波導傳輸線；此外為降低損耗，中間層與底層的功分器部分組成如圖6所示的 波導傳輸線。
如圖2a,b，c所示，本發明天線的頂板層1的槽道上，存在若干從頂到底貫穿的縫隙，從 而與槽道一起形成若干漏波波導11。
根據本發明的多重結構漏波波導平板陣列天線的功能如下文所述。
外部頻率信號通過頂層導電板1的縫隙輸入，信號通過縫隙耦合併聚集到空腔形漏波波 導ll，並依次通過波導過渡階梯12，波導過渡通孔21,波導過渡階梯31，傳遞到中間層導 電板22和底層導電板32共同組成的波導功分器中。中間層導電板的波導階梯23直接與波導 功分器的輸出埠相連，將輸出功分器的合成信號直接送往底層導電板中的波導輸出口進行輸出。
形成傳播信號的波導傳輸線的原理分別如圖6a,b所示，中間層導電板2、頂層導電板1 彼此疊在一起。當兩層導電板表面閉合時，波導槽道傳輸線被形成；中間層導電板2、底層 導電板3彼此疊在一起，閉合構成另一種波導槽道傳輸線。
如上所述，本發明天線的波導傳輸線及漏波波導被設計成由螺栓和螺母接合在一起的雙 層堆疊結構。這樣做的優點為，雖然整體天線結構比較複雜，但通過分層方法能夠容易地制 造，而且整體天線的結構較為扁平。與使用介電材料的扁平型天線相比，根據本發明的漏波 波導平板陣列天線在帶寬、信號傳輸效率和增益上都較高。
本發明天線可用於通訊或廣播。與傳統的金屬波導天線相比，本發明天線通過傾斜波束 技術，能夠實現天線平放式工作，所使用的分層結構容易實現更好的精度，同時也適合於批 量製造，而且重量可以被顯著減輕，易於安裝又輕便。與傳統天線相比，本發明製造成本顯 著降低，而且由於其較小的損耗，因此能夠被用作高功率、高增益天線。
權利要求1、一種高增益斜波束圓極化平板天線，其特徵是，整體由分層結構所組成，其中包括頂層導電板，其疊放在天線組合上部，主要包括波導過渡階梯，頂部有十字形輻射縫隙的波導槽道；中間層導電板，主要包括波導過渡通孔，波導功分器部分，波導輸出口階梯；底層導電板，主要包括波導過渡階梯，波導功分器部分，波導輸出口。
2、 如權利要求1所述的一種高增益斜波束圓極化平板天線，其特徵是，所述波導的頂層、 中IW層、底層導電板由塑料製成，且表面塗覆有導電金屬。
3、 如權利要求l所述的一種高增益斜波束圓極化平板天線，其特徵是，所述頂層、中間 層、底層導電板由金屬材料製成。
4、 如權利要求l所述的一種高增益斜波束圓極化平板天線，其特徵是，所述頂層導電板 上的若干十字形縫隙形成不同的漏波波導，每組由一個波導過渡階梯、通孔和波導功分器端 口進行激勵饋電，所述若干縫隙接收到的信號彼此疊加在一起進行合成輸出。
5、 如權利要求l所述的一種高增益斜波束圓極化平板天線，其特徵是，所述波導的中間 層導電板與底層導電板兩者連接在一起，形成波導功分器，將各個漏波波導的信號進行聚集 並傳輸到波導過渡階梯和波導輸出口上，以便信號接收。
6、 如權利要求l所述的一種高增益斜波束圓極化平板天線，其特徵是，所述的中間層導 電板的上表面，與頂層導電板的下表面兩層緊密結合，從而構成完整的波導傳輸饋線。
專利摘要本實用新型主要涉及平板天線。在微波頻段，波導型天線主要利用縫隙或喇叭作為天線的輻射單元，易於實現高增益的天線。但傳統波導型天線也存在體積大，不易加工的缺點。該款天線採用漏波天線原理，將低損耗波導功分器與十字形圓極化天線輻射單元通過波導過渡段進行連接，提高了集成度的同時，提高了天線的輻射效率。天線饋電部分採用分支波導波導功分器形式，同時輻射單元採用漏波天線形式，在實現天線波束傾斜的同時，保證了天線的匹配帶寬和輻射效率，研製出了一種小型化高增益圓極化平板天線。與傳統天線相比，該天線具有體積小，重量輕，易加工的優點，是一種新型的具有低成本、高性能的圓極化平板天線，具有廣闊的軍、民用前景。
文檔編號H01Q21/00GK201060941SQ20072010322
公開日2008年5月14日 申請日期2007年1月16日 優先權日2007年1月16日
發明者王家齊 申請人:北京海域天華通訊設備有限公司