一种宽带毫米波波导缝隙天线的制作方法

1.本实用新型属于天线领域，尤其涉及一种宽带毫米波波导缝隙天线。


背景技术：

2.天线作为发射或接受电磁波的设备，在通信雷达系统中是非常重要的组成部分。随着通信雷达产业的发展，微波频段日益拥挤，更高频率的频谱资源被进一步开发，毫米波天线的应用受到了人们的广泛关注。
3.其中，波导缝隙天线具备结构简单紧凑、功率容量大、可靠性高、口面场分布易控制、安装方便、天线口径效率高、更易实现窄波束、低副瓣乃至超低副瓣的特点，在毫米波波段传输损耗小，是毫米波天线形式的理想选择之一。
4.目前波导缝隙天线的馈电结构主要分为两种，一种是单层结构，即辐射波导与馈电口在同一平面上，单层结构的优点是占用空间小，缺点是设计较为复杂且结构对驻波的影响非常大。另一种是多层结构，即利用多层波导通过缝隙耦合电磁能量进行馈电，这种结构设计简单，应用广泛，但会导致天线在毫米波波段带宽有一定程度的减小，不利于满足实际应用中的性能要求。
5.在现有的按切比雪夫分布设计天线激励的多层结构中心馈电波导缝隙天线设计中，其天线工作带宽很难扩大，其-10db带宽大约为1.7ghz左右，如图1所示，这大大限制了采用多层结构馈电的波导缝隙天线的应用。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种宽带毫米波波导缝隙天线，旨在解决现有技术中的波导缝隙天线的多层结构馈电导致毫米波波段带宽减小的问题。
7.本实用新型是这样实现的，一种宽带毫米波波导缝隙天线，包括辐射单元以及馈电单元，所述辐射单元以及馈电单元均包括标准波导腔体，所述辐射单元与馈电单元彼此贴合；所述辐射单元与馈电单元互相贴合的一侧为耦合侧面，与耦合侧面相对的一侧为辐射侧面；所述耦合侧面上开设有耦合缝隙，所述辐射单元以及馈电单元的腔体通过所述耦合缝隙联通；
8.所述辐射单元的标准波导腔体两端封闭，所述辐射单元的辐射侧面上开设有数个间隔分布的水平或倾斜的辐射缝隙，以使所述辐射单元内部的腔体与自由空间联通，通过所述辐射缝隙向外辐射或接收能量实现天线的功能；
9.所述馈电单元的标准波导腔体一端封闭，另一端与自由空间联通，用于接收从外部波导馈入的电磁能量，并将能量通过与所述辐射单元相连接的辐射缝隙馈入所述辐射单元内，进而辐射到自由空间中。
10.在一实施方式中，所述辐射单元与馈电单元的窄边相贴合，并在所述辐射单元的辐射侧面上开设倾斜缝隙作为所述辐射缝隙。
11.在一实施方式中，所述辐射单元开设的辐射缝隙按切比雪夫激励分布进行设计，
以获得较低的副瓣。
12.在一实施方式中，所述辐射单元的辐射侧面上于所述辐射缝隙周围加装扼流槽，以抑制交叉极化效果，提升天线整体性能。
13.本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：
14.本实用新型通过对多层馈电结构与位置的调整，将符合切比雪夫激励分布的多层结构馈电波导缝隙天线的-10db带宽提高到了6ghz左右，使其能够充分发挥设计简单容易实现的优点，在对毫米波天线工作带宽有较高要求的应用中能够得到更广泛的应用。
15.本实用新型的天线及其馈电结构形式简单，易于设计及实现，但在细节上的变更相当大程度上优化了此类天线的性能，为此类天线在宽带需求下的应用提供了良好的基础。
附图说明
16.图1是现有的按切比雪夫分布设计天线激励的多层结构中心馈电波导缝隙天线的s11参数示意图；
17.图2是本实用新型实施例提供的一种宽带毫米波波导缝隙天线的结构示意图；
18.图3是本实用新型实施例提供的宽带毫米波波导缝隙天线耦合缝隙位置的示意图；
19.图4是本实用新型实施例提供的宽带毫米波波导缝隙天线的s11参数示意图。
具体实施方式
20.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
21.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
22.请参看图2，示出了本实施例提供的一种宽带毫米波波导缝隙天线，包括馈电单元1以及辐射单元2，辐射单元2以及馈电单元1均包括标准波导腔体，辐射单元2与馈电单元1彼此贴合。
23.辐射单元2与馈电单元1贴合的侧面为耦合侧面，耦合侧面上开设有耦合缝隙3，辐射单元2以及馈电单元1的腔体通过耦合缝隙3联通。
24.辐射单元2的标准波导腔体两端封闭，辐射单元2上与耦合侧面相对的一侧为辐射侧面，辐射侧面开设数个间隔分布的水平或倾斜的辐射缝隙4，以使辐射单元2内部的腔体
与自由空间联通，通过辐射缝隙3向外辐射或接收能量实现天线的功能。
25.馈电单元1的标准波导腔体一端封闭，另一端与自由空间联通，用于接收从外部波导馈入的电磁能量，并将能量通过与辐射单元2相连接的辐射缝隙4馈入辐射单元2内，进而辐射到自由空间中。
26.辐射单元2上还设有包围辐射缝隙4的扼流槽5，辐射缝隙4与扼流槽4沿着波导延伸成阵列分布，共有四个倾斜的辐射缝隙4。其中，如图3所示，本实施例的技术方案中，通过恰当地选择馈电单元1波导的长度及辐射缝隙4的位置，电磁能量从馈电波导开放的端口输入，并通过辐射缝隙4馈入上层的辐射波导中。辐射单元2侧面开出的辐射缝隙4相距半个波导波长，这些辐射缝隙4切割波导窄壁的电流，形成电磁波在自由空间中传播。
27.其中，辐射单元2与馈电单元1的窄边相贴合，辐射缝隙4倾斜角度设计，采用切比雪夫激励分布进行幅度加权，以达到理想的低副瓣效果。通过在辐射缝隙4中加装扼流槽5，可以抑制缝隙间的交叉极化，提高整个天线的性能。
28.波导缝隙天线被设计工作在毫米波频段，辐射单元2与馈电单元1均为wr-10标准尺寸波导，其端口截面长2.54mm，宽1.27mm。辐射单元2总长度为11.44mm，馈电单元1总长度为2.975mm，耦合缝隙5长2.3mm，宽0.3mm，倾斜角度为22度，其中心距辐射单元末端10.16mm。
29.如图4所示，本实施例的波导缝隙天线的s11参数在75.07ghz至81.12ghz频段内均小于-10db，工作带宽大约在6ghz左右，与现有的多层结构波导缝隙天线带宽相比有着显著的提升。
30.本实施例通过对多层馈电结构与位置的调整，将符合切比雪夫激励分布的多层结构馈电波导缝隙天线的-10db带宽提高到了6ghz左右，使其能够充分发挥设计简单容易实现的优点，在对毫米波天线工作带宽有较高要求的应用中能够得到更广泛的应用。
31.本实施例的天线及其馈电结构形式简单，易于设计及实现，但在细节上的变更相当大程度上优化了此类天线的性能，为此类天线在宽带需求下的应用提供了良好的基础。
32.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。