單極化多波束空饋天線制造技術

單極化多波束空饋天線，包括平板波導、饋源陣和相移結構；其中，平板波導工作在基本模式；饋源陣和相移結構位于平板波導內；饋源陣發出的電磁波，其極化垂直于平板波導的上、下表面；天線的每個饋源僅照射相移結構的一部分，且相移結構可提供合適的補償相位；從饋源陣的一端向另一端，各饋源依次照射相移結構時，可分別得到出射方向不同、增益一致性較好的扇形波束；本發明專利技術首次提出了可出射扇形波束的單極化空饋天線；天線具有波束覆蓋角度范圍寬、結構簡單易加工等特點。

One dimensional single polarized multibeam air fed antenna

One dimensional single polarization multi beam space fed antenna, including slab waveguide, feed array and phase shift structure; the planar waveguide work in basic mode; feed array and phase shift structure in planar waveguide; electromagnetic wave emitted by the feed array, the polarization perpendicular to the planar waveguide of the upper and lower surface of each antenna; only a part of the structure of the irradiation phase shift, and phase shift structure can provide phase compensation right; from one end to the other end of the feed array, each in turn feed irradiation phase shift structure, can be obtained from different direction, gain consistent fan beam; the invention is put forward for the first time can exit the sector the one-dimensional beam space fed antenna; antenna has the characteristics of wide angle beam coverage, simple structure and easy processing etc..

【技術實現步驟摘要】
一維單極化多波束空饋天線
本專利技術屬于無線通信技術的天線
，特別涉及一種一維單極化多波束空饋天線。
技術介紹
多波束天線技術在通信和雷達中均具有重要的應用。傳統的多波束天線為相控陣天線，然而由于使用了復雜的饋電網絡和T/R組件，相控陣天線的損耗較高，設計加工復雜度較大。之后，研究人員將巴特勒矩陣應用在天線的饋電網絡中，在無需有源結構的情況下，實現寬覆蓋范圍的多波束天線。然而，饋電網絡的損耗會限制天線設計的最大增益。空饋天線由于不使用饋電網絡，僅利用電磁波在空間中的傳播進行能量分配，適用于設計高增益天線。然而，在目前已有的空饋天線設計中，僅有二維平面、產生針狀波束的結構。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種具有扇形波束方向圖的一維單極化多波束空饋天線。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是：一維單極化多波束空饋天線，包括：平板波導，為由一個側邊金屬板、一個頂層金屬板和一個底層金屬板構成的半開放結構；所述側邊金屬板與頂層金屬板和底層金屬板垂直；所述頂層金屬板與底層金屬板平行；饋源陣，為由若干個等間距排布的饋源構成的一維直線陣列；所述饋源陣用于照射所述相移結構；相移結構，為具有移相功能的透射結構；所述相移結構位于頂層金屬板和底層金屬板之間；所述平板波導工作在基本模式，即電磁波在平板波導內以TEM模式傳播。所述饋源陣位于頂層金屬板和底層金屬板之間，靠近側邊金屬板一側，相移結構位于遠離側邊金屬板的一側，饋源發出的電磁波極化垂直于頂層金屬板和底層金屬板表面。所述相移結構，可通過調節結構中的某些參數(結構尺寸，介質介電常數等)，使其在工作頻點處具有高透射幅度(透射幅度大于-3dB)和寬透射相移范圍(透射相移范圍大于90度)的性能。所述饋源僅照射相移結構的一部分，并產生扇形波束方向圖。從饋源陣2的一端向另一端，各饋源4依次照射相移結構3時，可分別得到出射方向不同、增益一致性較好的扇形波束。本專利技術首次提出了可出射扇形波束的一維空饋天線，且天線具有波束覆蓋角度范圍寬，結構簡單易加工等特點。附圖說明圖1表示本專利技術第一實施實例的三維結構示意圖。圖2表示圖1中A位置局部放大視圖。圖3表示本專利技術第一實施實例中，第1個饋源被激勵時，相移結構上能量分布情況。圖4表示本專利技術第一實施實例中，第4個饋源被激勵時，相移結構上能量分布情況。圖5表示本專利技術第一實施實例中，第1個饋源或第8個饋源被激勵時，實施實例的E面方向圖。圖6表示本專利技術第一實施實例中，第4個饋源或第5個饋源被激勵時，實施實例的E面方向圖。圖7表示本專利技術第一實施實例中，第1個饋源至第8個饋源依次分別被激勵時，實施實例的H面方向圖。圖8表示本專利技術第二實施實例的三維結構示意圖。圖9表示圖8中A位置局部放大視圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術做進一步詳細說明。本專利技術第一個實施例的技術方案實現方式如圖1所示：天線工作中心頻率為5.8Ghz，整體結構關于Y軸對稱；天線由平板波導1、饋源陣2和相移結構3組成；其中，平板波導1為由一個側邊金屬板11、一個頂層金屬板12和一個底層金屬板13構成的半開放結構；側邊金屬板11長為500mm，高為25mm；頂層金屬板12和底層金屬板13尺寸相同，長均為500mm，寬均為183mm；饋源陣2和相移結構3位于平板波導1內；饋源陣2由8個饋源4組成，編號分別為#1、#2、#3、#4、#5、#6、#7、#8。饋源4發出的電磁波，極化垂直于平板波導1的頂層金屬板12和底層金屬板13表面；平板波導1工作在基本模式，饋源4發出的電磁場在平板波導1中以TEM模式傳播；饋源4發出的電磁波能量主要集中在部分相移結構3上。本專利技術第一個實施例的饋源4如圖2所示，其采用探針41饋電形式；探針41高為11mm；平板波導1的側邊金屬板11與隔板42組成背腔，約束從饋源4發射出的電磁波的能量分布；隔板42寬為14mm，高為25mm；相鄰隔板42之間的距離為34mm。本專利技術第一個實施例的第1個饋源4發射出的電磁波，能量主要分布在相移結構3的一半，且位于最左邊，如圖3所示；本專利技術第一個實施例的第4個饋源4發射出的電磁波，能量主要分布在相移結構3的一半，且靠近左邊，如圖4所示；相移結構3中心與側邊金屬板11距離為173mm；相移結構3之間的間距為25mm；相移結構3從+X軸沿-X軸方向，位于+X軸處相移結構3的補償相位依次為-67°、-39°、0°、-279°、-178°、-55°、-270°、-105°、-258°、-40°。根據以上方式設計的天線，當本專利技術第一個實施例的第1個饋源4或第8個饋源4被激勵時，實施實例的E面方向圖如圖5所示；當本專利技術第一個實施例的第4個饋源或第5個饋源被激勵時，實施實例的E面方向圖如圖6所示。隨著饋源4被激勵的端口位置從外側向中心移動，E面方向圖逐漸變寬；當本專利技術第一實施實例的第1個饋源至第8個饋源依次分別被激勵時，實施實例的H面方向圖如圖7所示，8個波束覆蓋角度達到±42°。本專利技術第二個實施例的技術方案實現方式如圖8所示：天線由平板波導1、饋源陣2和相移結構3組成；其中，平板波導1為由一個側邊金屬板11、一個頂層金屬板12和一個底層金屬板13構成的半開放結構；饋源陣2和相移結構3位于平板波導1內；饋源陣2由多個饋源4組成，饋源4發出的電磁波，極化垂直于平板波導1的頂層金屬板12和底層金屬板13表面；平板波導1工作在基本模式，饋源4發出的電磁場在平板波導1中以TEM模式傳播；饋源4發出的電磁波能量主要集中在部分相移結構3上；實施例的結構關于y軸對稱。本專利技術第二個實施例的饋源4采用波導饋電形式，如圖9所示。綜上，本專利技術提出了一種具有扇形波束方向圖的一維單極化多波束空饋天線，其具有波束覆蓋角度范圍寬、結構簡單易加工等特點，在未來希望應用于第五代移動通信基站天線。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一維單極化多波束空饋天線，其特征在于，包括：平板波導(1)，為由一個側邊金屬板(11)、一個頂層金屬板(12)和一個底層金屬板(13)構成的半開放結構；所述側邊金屬板(11)，與頂層金屬板(12)和底層金屬板(13)垂直；所述頂層金屬板(12)與底層金屬板(13)平行；相移結構(3)，位于頂層金屬板(12)和底層金屬板(13)之間，為具有改變電磁波透射相位功能的透射結構；饋源陣(2)，用于照射所述相移結構(3)，為由若干個等間距排布的饋源(4)構成的一維直線陣列。

【技術特征摘要】
1.一維單極化多波束空饋天線，其特征在于，包括：平板波導(1)，為由一個側邊金屬板(11)、一個頂層金屬板(12)和一個底層金屬板(13)構成的半開放結構；所述側邊金屬板(11)，與頂層金屬板(12)和底層金屬板(13)垂直；所述頂層金屬板(12)與底層金屬板(13)平行；相移結構(3)，位于頂層金屬板(12)和底層金屬板(13)之間，為具有改變電磁波透射相位功能的透射結構；饋源陣(2)，用于照射所述相移結構(3)，為由若干個等間距排布的饋源(4)構成的一維直線陣列。2.根據權利要求1所述一維單極化多波束空饋天線，其特征在于，所述平板波導(1)工作在基本模式，即電磁波在平板波導(1)內以TEM模式傳播。3.根據權利要求1所述一維單極化多波束空饋天線，其特征在于，所述饋源陣(2)位于頂層金屬板(12)和底層金屬板(13)之間，饋源(4)發出的電磁波極化垂直于頂層金屬板(12)和底層金屬板(13)表面。4.根據權利要求1所述一維單極化多波束空饋天線，其特征在于，通過調節所述相移結構(3)中的參數，使其在工作頻點處具有透射幅度大于-3dB的高透...

【專利技術屬性】
技術研發人員：侯岳峰，李越，張志軍，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：北京,11