波導縫隙天線及無線通信系統的製作方法
2023-05-04 05:50:06
專利名稱：波導縫隙天線及無線通信系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及波導縫隙天線技術領域，更具體的說，是涉及一種波導縫隙天線及無線通信系統。
背景技術：
現代通信、雷達等電子系統正迅速向小型化、輕量化、低成本、易共形、高集成度和高性能方向發展，為滿足上述需求，在各通信系統中多採用低成本、高性能和高集成度的共形天線和波導縫隙天線。其中，共形天線是同某一規定形狀的表面相共形的天線或陣列，該表面的外形是 由諸如空氣動力或水力等因素確定的；波導縫隙天線是在波導壁上按一定規律切開窄縫，產生電磁波輻射的天線。為滿足更高要求，現有技術中的波導縫隙天線通常採用多基片進行集成，使其同時滿足共性天線的特點，構成共形基片集成波導縫隙天線。在現有技術中該共形基片集成波導縫隙天線大多採用平面陣列結構，平面陣列結構輻射主瓣電平較高，波束較窄，副瓣電平低，抗幹擾能力弱。由於現有技術中很多電子設備對共形基片集成波導縫隙天線的抗幹擾能力以及工作效率方面提出了更高的要求，使共形基片集成波導縫隙天線在和電場平行一面(E面)以及和磁場平行的一面(H面)上均具有超低副瓣、窄波束的方向圖。因此，現在急需一種能夠滿足更高要求的波導縫隙天線。
發明內容
有鑑於此，本發明提供了一種波導縫隙天線及無線通信系統，以克服現有技術中的共形基片集成波導縫隙天線的抗幹擾能力以及工作效率方面不能滿足更高要求的問題。為實現上述目的，本發明提供如下技術方案一種波導縫隙天線，包括多個基於H面泰勒分布的基片集成的波導縫隙子陣列，所述波導縫隙子陣列構成所述波導縫隙天線H面上的超低副瓣方向圖；與所述波導縫隙子陣列連接的一個或對應連接的多個饋電網絡，用於分別給連接的所述波導縫隙子陣列饋入不等功率、不同相位的信號，控制所述波導縫隙天線E面陣列形成用於構成E面超低副瓣方向圖的E面泰勒分布陣；金屬圓柱體，所述波導縫隙子陣列和饋電網絡環繞連接於所述金屬圓柱體的圓周上。優選的，上述波導縫隙天線中，還包括連接所述波導縫隙子陣列、饋電網絡和金屬圓柱體的介質基板，所述波導縫隙子陣列和饋電網絡安裝在所述介質基板上，且所述介質基板環繞連接於所述金屬圓柱體的圓周上。優選的，上述波導縫隙天線中，所述波導縫隙子陣列包括H面泰勒分布陣與波導縫隙單元所述H面泰勒分布陣與所述金屬圓柱體的柱面軸線平行，構成所述波導縫隙天線H面上的超低副瓣方向圖；所述波導縫隙單元位於 H面泰勒分布陣兩側，與金屬圓柱體柱面軸線平行。優選的，上述波導縫隙天線中，包括連接所述波導縫隙子陣列與饋電網絡的輸出臂，所述饋電網絡通過輸出臂向所述波導縫隙子陣列饋入不等功率、不同相位的信號。優選的，上述波導縫隙天線中，所述饋電網絡包括由基片集成波導製成的不等功率、不同相位的功率分配器。優選的，上述波導縫隙天線中，所述功率分配器包括等長不等寬移相器，產生不同相位的信號；交替相位不等功率分配器，對不同相位的信號進行功率分配。優選的，上述波導縫隙天線中，所述交替相位不等功率分配器包括由兩兩相鄰的T形單元構成的耦合窗，所述耦合窗用於控制所述功率分配器輸出功率大小；設置於所述耦合窗上方的金屬匹配過孔，用於抑制所述不等功率、不同相位的信號反射。一種無線通信系統，包括如上所述的波導縫隙天線。經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本發明公開了一種波導縫隙天線及無線通信系統，所述波導縫隙天線包括多個基於H面泰勒分布的基片集成的波導縫隙子陣列，這些波導縫隙子陣列緊密排列於金屬圓柱體柱面圓周上，構成所述波導縫隙天線H面上的超低副瓣方向圖，並通過一個或對應連接的多個與所述波導縫隙子陣列連接的饋電網絡饋入不等功率、不同相位的信號，控制所述波導縫隙天線E面陣列為E面泰勒分布陣，構成所述波導縫隙天線E面上的超低副瓣方向圖。實現了低損耗，E面和H面均為超低副瓣窄波束的要求。並且所述波導縫隙天線由於與金屬圓柱體曲面相共形，其波導縫隙子陣列輻射主瓣電平下降，波束展寬，副瓣電平上升，因此，提高了抗雜波幹擾和抗人為幹擾的能力，同時具有低損耗、低輻射、高增益和高效率等優點。因此所述波導縫隙天線更加適合應用於對抗幹擾能力以及工作效率提出更高要求的無線通信系統。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。圖I為本發明實施例公開的一種波導縫隙天線結構示意圖；圖2為本發明實施例公開的又一種波導縫隙天線結構示意圖；圖3為本發明實施例公開的波導縫隙子陣結構示意圖；圖4為本發明實施例公開的饋電網絡結構示意圖；圖5為本發明實施例公開的交替相位不等功率分配器結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。本發明提供了一種波導縫隙天線及無線通信系統，以克服現有技術中的共形基片集成波導縫隙天線的抗幹擾能力以及工作效率方面不能滿足更高要求的問題。具體發明內容通過以下實施例進行詳細說明實施例一本實施例一公開了一種波導縫隙天線，如圖I所示，包括波導縫隙子陣列Al、饋電網絡A2和金屬圓柱體A3。 多個基於H面泰勒分布的基片集成的波導縫隙子陣列Al，所述波導縫隙子陣列Al構成所述波導縫隙天線H面上的超低副瓣方向圖；與所述波導縫隙子陣列Al連接的一個或對應連接的多個饋電網絡A2，用於分別給連接的所述波導縫隙子陣列Al饋入不等功率、不同相位的信號，控制所述波導縫隙天線E面陣列形成用於構成E面超低副瓣方向圖的E面泰勒分布陣；金屬圓柱體A3，所述波導縫隙子陣列Al和饋電網絡A2環繞連接於所述金屬圓柱體A3的圓周上。經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本發明公開了一種波導縫隙天線及無線通信系統，所述波導縫隙天線包括多個基於H面泰勒分布的基片集成的波導縫隙子陣列Al，這些波導縫隙子陣列Al緊密環繞排列於金屬圓柱體A3柱面圓周上，構成所述波導縫隙天線H面上的超低副瓣方向圖，並通過一個或對應連接的多個與所述波導縫隙子陣列Al連接的饋電網絡A2饋入不等功率、不同相位的信號，控制所述波導縫隙天線E面陣列為E面泰勒分布陣，構成所述波導縫隙天線E面上的超低副瓣方向圖。實現了低損耗，E面和H面均為超低副瓣窄波束的要求。並且所述波導縫隙天線由於與金屬圓柱體A3曲面相共形，其波導縫隙子陣列Al輻射主瓣電平下降，波束展寬，副瓣電平上升，因此，提高了抗雜波幹擾和抗人為幹擾的能力，同時具有低損耗、低輻射、高增益和高效率等優點。因此所述波導縫隙天線更加適合應用於對抗幹擾能力以及工作效率提出更高要求的無線通信系統。實施例二該實施例在實施例一的基礎之上，還公開了一種波導縫隙天線，如圖2所示，包括波導縫隙子陣列Al、饋電網絡A2、金屬圓柱體A3和介質基板A4。多個基於H面泰勒分布的基片集成的波導縫隙子陣列Al，所述波導縫隙子陣列Al構成所述波導縫隙天線H面上的超低副瓣方向圖；與所述波導縫隙子陣列Al連接的一個或對應連接的多個饋電網絡A2，用於分別給連接的所述波導縫隙子陣列Al饋入不等功率、不同相位的信號，控制所述波導縫隙天線E面陣列形成用於構成E面超低副瓣方向圖的E面泰勒分布陣；金屬圓柱體A3，所述波導縫隙子陣列Al和饋電網絡A2環繞連接於所述金屬圓柱體A3的圓周上。
連接所述波導縫隙子陣列Al、饋電網絡A2和金屬圓柱體A3的介質基板A4，所述波導縫隙子陣列Al和饋電網絡A2安裝在所述介質基板A4上，且所述介質基板A4環繞連接於所述金屬圓柱體A3的圓周上。經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本發明公開了一種波導縫隙天線及無線通信系統，所述波導縫隙天線包括多個基於H面泰勒分布的基片集成的波導縫隙子陣列Al，構成所述波導縫隙天線H面上的超低副瓣方向圖。並通過一個或對應連接的多個與所述波導縫隙子陣列Al連接的饋電網絡A2饋入不等功率、不同相位的信號，控制所述波導縫隙天線E面陣列為E面泰勒分布陣，構成所述波導縫隙天線E面上的超低副瓣方向圖。所述多個基於H面泰勒分布的基片集成的波導縫隙子陣列Al與饋電網絡A2安裝在一塊介質基板A4上,介質基板A4環繞連接於所述金屬圓柱體A3的圓周上。介質基板A4起著承載多個基於H面泰勒分布的基片集成的波導縫隙子陣列Al與饋電網絡A2的作用，並且連通多個基於H面泰勒分布的基片集成的波導縫隙子陣列Al與饋電網絡A2的電路，使饋電網絡A2能夠給連接的所述波導縫隙子陣列Al饋入不等功率、不同相位的信號，控制所述波導縫隙天線E面陣列形成用於構成E面超低副瓣方向圖的E面泰勒分布陣，同時介質基板A4的接地層緊貼金屬圓柱體A3圓周表面上，實現介質基板A4與金屬圓柱體之間導電的功 能，這樣就將波導縫隙子陣列Al、饋電網絡A2和金屬圓柱體A3連接在一起，構成所述波導縫隙天線，使所述波導縫隙天線的E面和H面均為超低副瓣窄波束的要求，進而提高所述波導縫隙天線的抗幹擾能力和工作效率。實施例三該實施例在實施例二的基礎之上，還公開了一種波導縫隙天線，包括波導縫隙子陣列Al、饋電網絡A2、金屬圓柱體A3和介質基板A4。多個基於H面泰勒分布的基片集成的波導縫隙子陣列Al，所述波導縫隙子陣列Al構成所述波導縫隙天線H面上的超低副瓣方向圖；與所述波導縫隙子陣列Al連接的一個或對應連接的多個饋電網絡A2，用於分別給連接的所述波導縫隙子陣列Al饋入不等功率、不同相位的信號，控制所述波導縫隙天線E面陣列形成用於構成E面超低副瓣方向圖的E面泰勒分布陣；金屬圓柱體A3，所述波導縫隙子陣列Al和饋電網絡A2環繞連接於所述金屬圓柱體A3的圓周上。連接所述波導縫隙子陣列Al、饋電網絡A2和金屬圓柱體A3的介質基板A4，所述波導縫隙子陣列Al和饋電網絡A2安裝在所述介質基板A4上，且所述介質基板A4環繞連接於所述金屬圓柱體A3的圓周上。具體的，如圖3所示，所述波導縫隙子陣Al列包括H面泰勒分布陣All與波導縫隙單元A12，所述H面泰勒分布陣All與所述金屬圓柱體A3的柱面軸線平行，構成所述波導縫隙天線H面上的超低副瓣方向圖；所述波導縫隙單元A12位於H面泰勒分布陣兩側，與金屬圓柱體A3柱面軸線平行。每個波導縫隙子陣Al均採用H面泰勒分布陣All，由多個與金屬圓柱體A3柱面軸線平行的沿同一根波導並且分列於H面泰勒分布陣All兩側的波導縫隙單元A12組成，構成H面超低副瓣窄波束方向圖，提高了所述波導縫隙天線的抗雜波幹擾和抗人為幹擾能力。具體的，如圖4所示，所述波導縫隙天線包括連接所述波導縫隙子陣列Al與饋電網絡A2的輸出臂A21，所述饋電網絡A2通過輸出臂A21向所述波導縫隙子陣列Al饋入不等功率、不同相位的信號。 輸出臂A21的不同相位用於補償所述金屬圓柱體A3圓周上不同位置的波導縫隙子陣列Al到設想平面上引起的空間波程差，假設金屬圓柱體A3圓周曲面上的任意一位置處為一平面，即為設想平面，該曲面到設想平面的波程距離即為空間波程差。這樣就可以使曲面上波導縫隙子陣列Al的電磁特性與平面上波導縫隙子陣列Al的電磁特性一樣。同時輸出臂A21的不等功率用於控制所述波導縫隙天線E面陣列為E面泰勒分布陣列，使E面具有超低副瓣、窄波束的方向圖。具體的，如圖4所示，所述饋電網絡A2包括由基片集成波導製成的不等功率、不同相位的功率分配器A22。具體的，如圖4所示，所述功率分配器A22包括等長不等寬移相器A221，產生不同相位的信號；交替相位不等功率分配器A222，對不同相位的信號進行功率分配。等長不等寬移相器A221與交替相位不等功率分配器A222實現信號不等功率、不同相位的功分作用。具體的，如圖5所示的波導縫隙天線，所述交替相位不等功率分配器A222包括由兩兩相鄰的T形單元構成的耦合窗A2221，所述耦合窗用於控制所述功率分配器輸出功率大小；設置於所述耦合窗上方的金屬匹配過孔A2222，用於抑制所述不等功率、不同相位的信號反射。綜上所述本發明公開了一種波導縫隙天線及無線通信系統，所述波導縫隙天線包括多個基於H面泰勒分布的基片集成的波導縫隙子陣列，這些波導縫隙子陣列緊密排列於金屬圓柱體柱面圓周上，構成所述波導縫隙天線H面上的超低副瓣方向圖，並通過一個或對應連接的多個與所述波導縫隙子陣列連接的饋電網絡饋入不等功率、不同相位的信號，控制所述波導縫隙天線E面陣列為E面泰勒分布陣，構成所述波導縫隙天線E面上的超低副瓣方向圖。實現了低損耗，E面和H面均為超低副瓣窄波束的要求。並且所述波導縫隙天線由於與金屬圓柱體曲面相共形，其波導縫隙子陣列輻射主瓣電平下降，波束展寬，副瓣電平上升，因此，提高了抗雜波幹擾和抗人為幹擾的能力，同時具有低損耗、低輻射、高增益和高效率等優點。因此所述波導縫隙天線更加適合應用於對抗幹擾能力以及工作效率提出更高要求的無線通信系統。本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對於實施例公開的裝置而言，由於其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。結合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬體、處理器執行的軟體模塊，或者二者的結合來實施。軟體模塊可以置於隨機存儲器(RAM)、內存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬碟、可移動磁碟、CD-ROM、或技術領域內所公知的任意其它形式的存儲介質中。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。·
權利要求
1.一種波導縫隙天線，其特徵在於，包括 多個基於H面泰勒分布的基片集成的波導縫隙子陣列，所述波導縫隙子陣列構成所述波導縫隙天線H面上的超低副瓣方向圖； 與所述波導縫隙子陣列連接的一個或對應連接的多個饋電網絡，用於分別給連接的所述波導縫隙子陣列饋入不等功率、不同相位的信號，控制所述波導縫隙天線E面陣列形成用於構成E面超低副瓣方向圖的E面泰勒分布陣； 金屬圓柱體，所述波導縫隙子陣列和饋電網絡環繞連接於所述金屬圓柱體的圓周上。
2.根據權利要求I所述的波導縫隙天線，其特徵在於，還包括連接所述波導縫隙子陣列、饋電網絡和金屬圓柱體的介質基板，所述波導縫隙子陣列和饋電網絡安裝在所述介質基板上，且所述介質基板環繞連接於所述金屬圓柱體的圓周上。
3.根據權利要求I所述的波導縫隙天線，其特徵在於，所述波導縫隙子陣列包括H面泰勒分布陣與波導縫隙單元 所述H面泰勒分布陣與所述金屬圓柱體的柱面軸線平行，構成所述波導縫隙天線H面上的超低副瓣方向圖； 所述波導縫隙單元位於H面泰勒分布陣兩側，與金屬圓柱體柱面軸線平行。
4.根據權利要求I所述的波導縫隙天線，其特徵在於，包括連接所述波導縫隙子陣列與饋電網絡的輸出臂，所述饋電網絡通過輸出臂向所述波導縫隙子陣列饋入不等功率、不同相位的信號。
5.根據權利要求I所述的波導縫隙天線，其特徵在於，所述饋電網絡包括由基片集成波導製成的不等功率、不同相位的功率分配器。
6.根據權利要求5所述的波導縫隙天線，其特徵在於，所述功率分配器包括 等長不等寬移相器，產生不同相位的信號； 交替相位不等功率分配器，對不同相位的信號進行功率分配。
7.根據權利要求6所述的波導縫隙天線，其特徵在於，所述交替相位不等功率分配器包括 由兩兩相鄰的T形單元構成的耦合窗，所述耦合窗用於控制所述功率分配器輸出功率大小； 設置於所述耦合窗上方的金屬匹配過孔，用於抑制所述不等功率、不同相位的信號反射。
8.一種無線通信系統，其特徵在於，包括權利要求1-7中任意一項所述的波導縫隙天線。
全文摘要
本發明公開了一種波導縫隙天線，包括多個基於H面泰勒分布的基片集成的波導縫隙子陣列，所述波導縫隙子陣列構成所述波導縫隙天線H面上的超低副瓣方向圖；與所述波導縫隙子陣列連接的一個或對應連接的多個饋電網絡，用於分別給連接的所述波導縫隙子陣列饋入不等功率、不同相位的信號，控制所述波導縫隙天線E面陣列形成用於構成E面超低副瓣方向圖的E面泰勒分布陣；金屬圓柱體，所述波導縫隙子陣列和饋電網絡環繞連接於所述金屬圓柱體的圓周上。以克服現有技術中的共形基片集成波導縫隙天線的抗幹擾能力以及工作效率方面不能滿足更高要求的問題。
文檔編號H01Q21/00GK102820542SQ20121031057
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月28日 優先權日2012年8月28日
發明者邵麗, 袁桂山, 董小春, 杜春雷, 史浩飛, 張為國, 王義富 申請人:重慶綠色智能技術研究院