一種CTS平板陣列天線制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種CTS平板陣列天線，包括從上到下依次設(shè)置的極化層、輻射層、模式轉(zhuǎn)換層和饋電網(wǎng)絡(luò)層，饋電網(wǎng)絡(luò)層包括4

A CTS planar array antenna

The invention discloses a CTS planar array antenna, which comprises a polarization layer, a radiation layer, a mode conversion layer and a feed network layer which are sequentially arranged from top to bottom, wherein the feeding network layer comprises 4

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種CTS平板陣列天線
本專利技術(shù)涉及一種陣列天線，尤其是涉及一種CTS平板陣列天線。
技術(shù)介紹
在星載通信領(lǐng)域，高靈敏度、寬頻帶和低剖面的高性能天線不僅可以工作在多個頻段又可以大幅降低使用成本，得到了廣泛的應(yīng)用。目前常用的平板天線主要有微帶平板陣列天線和波導(dǎo)縫隙平板陣列天線。微帶平板陣列天線具有剖面低、重量輕和易于加工等優(yōu)點，但是當頻率升高或微帶平板陣列天線的陣列規(guī)模變大時，微帶平板陣列天線的導(dǎo)體損耗和介質(zhì)損耗將增大，由此導(dǎo)致微帶平板陣列天線效率和增益降低。當工作在毫米波或更高頻率的系統(tǒng)中時，微帶平板陣列天線的效率通常小于30％。由此，雖然微帶平板陣列天線可以實現(xiàn)寬頻帶，但是其無法同時實現(xiàn)高頻率、高效率和高增益。波導(dǎo)縫隙平板陣列天線介質(zhì)損耗低，效率和增益不受介質(zhì)損耗影響，可以同時實現(xiàn)高頻率、高效率和高增益。波導(dǎo)縫隙平板陣列天線分為波導(dǎo)縫隙平板行波陣列天線和波導(dǎo)縫隙平板駐波陣列天線兩種。其中，波導(dǎo)縫隙平板行波陣列天線的天線波束指向隨頻率變化導(dǎo)致天線波束在寬頻帶范圍內(nèi)指向不一致，由此波導(dǎo)縫隙平板行波陣列天線一般情況下只能在極窄的帶寬內(nèi)應(yīng)用，頻帶無法展寬，限制了波導(dǎo)縫隙平板行波陣列天線的應(yīng)用；波導(dǎo)縫隙駐波陣列天線由于本質(zhì)上是諧振天線，一旦頻率偏離諧振頻率，其方向圖和副瓣電平等電性能指標會發(fā)生明顯惡化，從而導(dǎo)致波導(dǎo)縫隙駐波陣列天線也只適用于窄頻帶應(yīng)用，頻帶無法展寬。1990年美國休斯公司(HughesAircraftCompany)專利技術(shù)了CTS(連續(xù)橫向枝節(jié))平板陣列天線。CTS平板陣列天線是一種波導(dǎo)縫隙平板行波陣列天線具有低駐波、高頻率、高增益、高效率、對制作精度不敏感以及成本低等特性。CTS平板陣列天線的主體結(jié)構(gòu)是平行板，在平行板的一端饋電，傳輸?shù)钠矫娌ň蜁刂叫邪鍏^(qū)域傳播，在垂直入射波方向的平行板上表面連續(xù)增加切向節(jié)，增加的切向節(jié)就會切斷上表面的電流分布，此時平行板里面?zhèn)鬟f的能量就能通過切向節(jié)耦合并且向外輻射電磁波。該CTS平板陣列天線的結(jié)構(gòu)僅能夠采用串聯(lián)饋電，受限于串饋網(wǎng)絡(luò)和饋電端口轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)，該CTS平板陣列天線線整體頻帶比較窄，無法展寬。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種寬頻帶、低副瓣的CTS平板陣列天線。本專利技術(shù)解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種CTS平板陣列天線，包括從上到下依次設(shè)置的極化層、輻射層、模式轉(zhuǎn)換層和饋電網(wǎng)絡(luò)層，所述的饋電網(wǎng)絡(luò)層包括4n個H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)和波導(dǎo)魔T，n為大于等于0的整數(shù)；當n＝0時，所述的波導(dǎo)魔T設(shè)置在所述的H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)的中心處；當n≥1時，4n個所述的H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)均勻分布形成k行×k列的第1級饋電網(wǎng)絡(luò)陣列，其中，將所述的第1級饋電網(wǎng)絡(luò)陣列中2行×2列的H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)作為第1級H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)單元，所述的第1級饋電網(wǎng)絡(luò)陣列包括4n-1個第1級H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)單元，每個所述的第1級H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)單元中的4個H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)的中點通過一個H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)連接；連接4n-1個所述的第1級H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)單元中的4個H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)的中點的H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成j行×j列的第2級饋電網(wǎng)絡(luò)陣列，其中，將所述的第2級饋電網(wǎng)絡(luò)陣列中2行×2列的H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)作為第2級H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)單元，所述的第2級饋電網(wǎng)絡(luò)陣列包括4n-1個第2級H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)單元，每個所述的第2級H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)單元中的4個H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)的中點通過一個H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)連接；以此類推，直至僅包括4個H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)的第n-1級H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)單元構(gòu)成，所述的第n-1級H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)單元中的4個H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)的中點也通過一個H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)連接，且所述的波導(dǎo)魔T設(shè)置在該H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)的中心處；所述的第1級饋電網(wǎng)絡(luò)陣列中的每個H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)的四個端口處分別設(shè)置有單脊波導(dǎo)-矩形波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器。所述的單脊波導(dǎo)-矩形波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器包括第一矩形波導(dǎo)，所述的第一矩形波導(dǎo)內(nèi)設(shè)置有第一矩形空腔，所述的第一矩形空腔的左側(cè)設(shè)置有E面臺階，所述的E面臺階的高度低于所述的第一矩形空腔的高度，所述的E面臺階與所述的第一矩形空腔的前側(cè)壁、后側(cè)壁和左側(cè)壁連接，所述的第一矩形空腔的右側(cè)設(shè)置有H面臺階，所述的H面臺階與所述的第一矩形空腔的右側(cè)壁和后側(cè)壁連接，所述的H面臺階的高度與所述的第一矩形空腔的高度相等，所述的第一矩形波導(dǎo)的上表面設(shè)置有與所述的第一矩形空腔相通的矩形波導(dǎo)口，所述的第一矩形波導(dǎo)的前側(cè)面上設(shè)置有單脊波導(dǎo)口，所述的單脊波導(dǎo)口與所述的第一矩形空腔連通，所述的單脊波導(dǎo)口的高度與所述的第一矩形空腔的高度相等，所述的單脊波導(dǎo)口的底面與所述的第一矩形空腔的底面位于同一平面上，所述的單脊波導(dǎo)口的底面設(shè)置有延伸到所述的第一矩形空腔底面上的脊階梯，所述的脊階梯包括依次連接第一矩形脊梁和第二矩形脊梁，所述的第一矩形脊梁的高度大于所述的第二矩形脊梁的高度，所述的第一矩形脊梁的高度小于所述的第一矩形空腔的高度，所述的單脊波導(dǎo)口用于連接所述的H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)的端口。該結(jié)構(gòu)中，通過在單脊波導(dǎo)與第一矩形波導(dǎo)相接處設(shè)置有脊階梯，在第一矩形波導(dǎo)H面彎角處設(shè)置有與第一矩形空腔等高的H面臺階，在第一矩形波導(dǎo)E面彎角處設(shè)置有E面臺階，脊階梯、H面臺階與E面臺階均用于阻抗匹配，降低因CTS平板陣列天線結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性帶來的回波損耗，使CTS平板陣列天線具有良好的寬帶傳輸特性。所述的模式轉(zhuǎn)換層包括多個均勻間隔分布的1-4等幅同相功分器，所述的1-4等幅同相功分器包括第二矩形波導(dǎo)，所述的第二矩形波導(dǎo)內(nèi)設(shè)置有第二矩形空腔，所述的第二矩形空腔的前側(cè)面和后側(cè)面的中部分別設(shè)置有第一匹配隔板，所述的第二矩形空腔的左側(cè)面和右側(cè)面的中部分別設(shè)置有第二匹配隔板，所述的第二矩形波導(dǎo)的上表面設(shè)置有與所述的第二矩形空腔相通的矩形波導(dǎo)輸入口，每個所述的第二匹配板的兩側(cè)對稱設(shè)置有矩形波導(dǎo)輸出口，所述的矩形波導(dǎo)輸出口從所述的第二矩形空腔的底面延伸到所述的第二矩形波導(dǎo)的底面。該結(jié)構(gòu)中，第二矩形空腔的前側(cè)面和后側(cè)面的中部分別設(shè)置有第一匹配隔板，第二矩形空腔的左側(cè)面和右側(cè)面的中部分別設(shè)置有第二匹配隔板，由此1-4等幅同相功分器實質(zhì)是由一個E-T功分器與兩個H-T功分器疊加組成，避免了因腔體諧振造成的工作頻帶過窄問題。位于同一側(cè)的兩個矩形波導(dǎo)輸入口的中心間距為W，其中，0.75λ0<W<1.15λ0，λ0為CTS平板陣列天線的工作頻帶的中心頻率。該結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生幅度均勻、相位一致的TEM波，有效提高CTS平板陣列天線的增益與效率。所述的輻射層包括多個均勻間隔分布的E面階梯喇叭。該結(jié)構(gòu)中，輻射層采用的E面階梯喇叭能夠使CTS平板陣列天線在寬帶傳輸?shù)臈l件下得到較高的增益。所述的極化層包括介質(zhì)基板、第一金屬層和第二金屬層，所述的第一金屬層包括刻蝕在所述的介質(zhì)基板上表面且呈周期性分布的多個第一金屬條帶，所述的第二金屬層包括刻蝕在所述的介質(zhì)基板下表面且呈周期性分布的多個第二金屬條帶，所述的第二金屬條帶的方向與所述的輻射層的輻射方向平行，所述的第一金屬條帶和所述的第二金屬條帶之間的夾角為45度。該結(jié)構(gòu)能夠使CTS平板陣列天線E面方向圖和H面方向圖得到優(yōu)化，實現(xiàn)低副瓣。與本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種CTS平板陣列天線，包括從上到下依次設(shè)置的極化層、輻射層、模式轉(zhuǎn)換層和饋電網(wǎng)絡(luò)層，其特征在于所述的饋電網(wǎng)絡(luò)層包括4

【技術(shù)特征摘要】
1.一種CTS平板陣列天線，包括從上到下依次設(shè)置的極化層、輻射層、模式轉(zhuǎn)換層和饋電網(wǎng)絡(luò)層，其特征在于所述的饋電網(wǎng)絡(luò)層包括4n個H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)和波導(dǎo)魔T，n為大于等于0的整數(shù)，當n＝0時，所述的波導(dǎo)魔T設(shè)置在所述的H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)的中心處；當n≥1時，4n個所述的H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)均勻分布形成k行×k列的第1級饋電網(wǎng)絡(luò)陣列，其中，將所述的第1級饋電網(wǎng)絡(luò)陣列中2行×2列的H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)作為第1級H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)單元，所述的第1級饋電網(wǎng)絡(luò)陣列包括4n-1個第1級H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)單元，每個所述的第1級H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)單元中的4個H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)的中點通過一個H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)連接；連接4n-1個所述的第1級H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)單元中的4個H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)的中點的H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成j行×j列的第2級饋電網(wǎng)絡(luò)陣列，其中，將所述的第2級饋電網(wǎng)絡(luò)陣列中2行×2列的H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)作為第2級H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)單元，所述的第2級饋電網(wǎng)絡(luò)陣列包括4n-1個第2級H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)單元，每個所述的第2級H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)單元中的4個H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)的中點通過一個H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)連接；以此類推，直至僅包括4個H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)的第n-1級H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)單元構(gòu)成，所述的第n-1級H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)單元中的4個H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)的中點也通過一個H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)連接，且所述的波導(dǎo)魔T設(shè)置在該H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)的中心處；所述的第1級饋電網(wǎng)絡(luò)陣列中的每個H型單脊波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)的四個端口處分別設(shè)置有單脊波導(dǎo)-矩形波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬頻帶CTS平板陣列天線，其特征在于所述的單脊波導(dǎo)-矩形波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器包括第一矩形波導(dǎo)，所述的第一矩形波導(dǎo)內(nèi)設(shè)置有第一矩形空腔，所述的第一矩形空腔的左側(cè)設(shè)置有E面臺階，所述的E面臺階的高度低于所述的第一矩形空腔的高度，所述的E面臺階與所述的第一矩形空腔的前側(cè)壁、后側(cè)壁和左側(cè)壁連接，所述的第一矩形空腔的右側(cè)設(shè)置有H面臺階，所述的H面臺階與所述的第一矩形空腔的右側(cè)壁和后側(cè)壁連接，所述的H面臺階的高度與所述的第一矩...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：尤清春，黃季甫，
申請(專利權(quán))人：寧波大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：浙江,33