縫隙內(nèi)嵌幅度校準(zhǔn)的平面喇叭天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種平面喇叭天線，尤其是一種縫隙內(nèi)嵌幅度校準(zhǔn)的平面喇叭天線。
【背景技術(shù)】
[0002]喇叭天線在衛(wèi)星通信、地面微波鏈路及射電望遠(yuǎn)鏡等系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。但是，三維喇叭天線的較大的幾何尺寸和與平面電路工藝的不兼容使得它的成本較高，從而限制了其應(yīng)用的發(fā)展。近年來，基片集成波導(dǎo)技術(shù)的提出和發(fā)展很好的促進(jìn)了平面喇叭天線的發(fā)展?；刹▽?dǎo)有尺寸小、重量輕、易于平面集成和加工制作簡單等優(yōu)點(diǎn)?；诨刹▽?dǎo)的基片集成波導(dǎo)平面喇叭天線除了具有喇叭天線的特點(diǎn)外，還很好的實(shí)現(xiàn)了喇叭天線的小型化、輕型化，而且易于集成在微波毫米波平面電路中，但傳統(tǒng)的基片集成波導(dǎo)平面喇叭天線的增益相對比較低，其一個重要原因在于由于喇叭口徑面上電磁場的幅度很不均勻，中間大兩邊小，這影響天線的口徑效率及輻射性能。目前已有采用介質(zhì)加載、介質(zhì)棱鏡等方法，矯正喇叭口徑場相位的不同步，但是這些方法都不能改善口徑面上電磁場幅度分布的均勻性，而且這些相位校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)增加了天線的整體結(jié)構(gòu)尺寸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是提出一種縫隙內(nèi)嵌幅度校準(zhǔn)的平面喇叭天線，在該喇叭天線上下兩個平行的金屬面上，有多條縫隙用以矯正天線口徑面上電磁波的幅度的不一致，同時避免口徑面縫隙引起的場強(qiáng)不均勻、增加有效輻射面積，增加天線的口徑效率和增益。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明的縫隙內(nèi)嵌幅度校準(zhǔn)的平面喇叭天線包括設(shè)置在介質(zhì)基板上的微帶饋線、基片集成波導(dǎo)喇叭天線和縫隙；所述微帶饋線的一端是天線的輸入輸出端口，微帶饋線的另一端與基片集成波導(dǎo)喇叭天線的窄端口相接；基片集成波導(dǎo)喇叭天線由位于介質(zhì)基板一面的第一金屬平面、位于介質(zhì)基板另一面的第二金屬平面和穿過介質(zhì)基板連接第一金屬平面和第二金屬平面的兩排金屬化過孔喇叭側(cè)壁組成；第一金屬平面和第二金屬平面上有多條縫隙并構(gòu)成中間縫隙、左邊縫隙和右邊縫隙，中間縫隙、左邊縫隙和右邊縫隙的長度大于一個波長；中間縫隙形狀是一段直線，其頭端靠近基片集成波導(dǎo)喇叭天線的窄端口，其尾端靠近但不到天線口徑面；中間縫隙位于基片集成波導(dǎo)喇叭天線的兩個側(cè)壁中間的位置，并把基片集成波導(dǎo)喇叭天線分為對稱的左邊子喇叭和右邊子喇叭；左邊縫隙和右邊縫隙形狀都是由頭端部分、多邊形和尾端部分三段相連構(gòu)成，左邊縫隙和右邊縫隙的頭端都靠近喇叭天線的窄端口的方向，左邊縫隙和右邊縫隙的尾端靠近但不到天線口徑面；左邊縫隙把左邊子喇叭分成第一子喇叭和第二子喇叭；右邊縫隙把右邊子喇叭分成第三子喇叭和第四子喇叭；選擇左邊縫隙中頭端部分或多邊形在左邊子喇叭中的位置，調(diào)整在第一子喇B八和第二子喇B八中傳輸?shù)碾姶挪ǖ南鄬β剩贿x擇右邊縫隙中頭端部分或多邊形在右邊子喇叭中的位置，調(diào)整在第三子喇叭和第四子喇叭中傳輸?shù)碾姶挪ǖ南鄬β省?br>[0005]所述的左邊縫隙和右邊縫隙中的頭端部分或尾端部分的形狀可以是直線、折線或指數(shù)線等；左邊縫隙和右邊縫隙中的多邊形可以是三角形、四邊形、五邊形或邊數(shù)超過五的多邊形。
[0006]所述的左邊子喇叭和右邊子喇叭的寬度均要保證電磁波可以在左邊子喇叭和右邊子喇叭中傳輸而不被截止。
[0007]所述的第一子喇叭、第二子喇叭、第三子喇叭和第四子喇叭的寬度均要保證電磁波可以在第一子喇叭、第二子喇叭、第三子喇叭和第四子喇叭中傳輸而不被截止。
[0008]所述的第一子喇叭、第二子喇叭、第三子喇叭和第四子喇叭的一端均朝著天線窄端口的方向，第一子喇叭、第二子喇叭、第三子喇叭和第四子喇叭的另一端均在天線口徑面上，第一子喇叭、第二子喇叭、第三子喇叭和第四子喇叭接近天線口徑面的一段都是直線段。
[0009]所述的兩排金屬化過孔喇叭側(cè)壁，由一段窄平行段接一段逐漸張開成喇叭形然后再接一段寬平行段構(gòu)成。
[0010]金屬化過孔喇叭側(cè)壁中，相鄰的兩個金屬化過孔的間距要小于或等于工作波長的十分之一，使得構(gòu)成的金屬化過孔喇叭側(cè)壁能夠等效為電壁。
[0011]縫隙離天線口徑面的距離約為半個波長。
[0012]在基片集成波導(dǎo)喇叭天線的底面金屬平面上的縫隙與頂面金屬平面上的縫隙一一對應(yīng)，在基片集成波導(dǎo)喇叭天線底面金屬平面上的縫隙與頂面金屬平面上的縫隙的形狀一樣、數(shù)量相等，底面金屬平面上的縫隙在底面金屬平面上的位置與頂面金屬平面上的縫隙在頂面金屬平面上的位置一樣。
[0013]在子喇叭中，電磁波的場強(qiáng)幅度分布規(guī)律與子喇叭端口的寬度有關(guān)，如果多個子喇叭的寬度都一樣，其電磁波的場強(qiáng)幅度分布規(guī)律就相同；而且如果這些子喇叭輸入的功率都是相同的話，則這些子喇叭端口上的場強(qiáng)幅度大小及分布都相同。電磁波從微帶饋線的一端輸入，經(jīng)過微帶饋線的另一端進(jìn)入基片集成波導(dǎo)喇叭天線，傳播一段距離后，遇到中間縫隙，就分成功率相等的兩路分別進(jìn)入左右兩個子喇叭傳輸。左右兩個子喇叭完全對稱，以左邊的子喇叭為例說明。當(dāng)電磁波進(jìn)入左邊的子喇叭傳輸后一段距離后，將遇到左邊縫隙，再被分成兩路通過子喇叭向口徑面?zhèn)鬏?；調(diào)整在左邊子喇叭中左邊縫隙的頭端部分及多邊形頂點(diǎn)的位置，可以調(diào)整通過兩個子喇叭傳輸?shù)碾姶挪ǖ南鄬β剩M(jìn)而調(diào)整通過兩個子喇叭傳輸?shù)碾姶挪ㄔ诳趶矫嫔系南鄬Ψ?；如果這兩個子喇叭在天線口徑面附近的端口寬度相等，調(diào)整在左邊子喇叭中左邊縫隙的頭端部分及多邊形頂點(diǎn)的位置，可以使得通過兩個子喇叭傳輸?shù)碾姶挪ǖ墓β氏嗟龋@樣在天線口徑面上這兩個子喇叭端口的場強(qiáng)幅度就相等；電磁波在右邊的子喇叭中傳輸也是同樣的情況。以上述方式就可以控制在天線口徑面上電磁波的幅度分布，如果保持在天線口徑面附近的四個子喇叭的端口寬度相等，并調(diào)整縫隙的頭端部分及多邊形頂點(diǎn)的位置使得在四個子喇叭傳輸電磁波的功率都一致，就可以使得在天線口徑面上四個端口的場強(qiáng)幅度分布一樣，這樣就可以達(dá)到提高天線的口徑效率和增益的目的。同理也可以按照需要在天線的口徑面上實(shí)現(xiàn)特定的場強(qiáng)幅度分布。
[0014]另外如果縫隙到口徑面上，由于縫隙內(nèi)部的場強(qiáng)相對縫隙兩邊的場強(qiáng)要小一些，特別是縫隙比較寬時更是如此，這樣導(dǎo)致天線口徑面上縫隙所在的區(qū)域場強(qiáng)比較小，使得場強(qiáng)發(fā)布不均勻；但縫隙離口徑面有一定距離，就可以避免上述問題，這樣口徑面的場強(qiáng)分布也相對更均勻以及天線的有效輻射面積也變大。
[0015]有益效果:本發(fā)明縫隙內(nèi)嵌幅度校準(zhǔn)的平面喇叭天線的有益效果是，可以按照需要調(diào)整天線口徑面上的幅度分布，可以提高天線口徑面上的幅度分布的一致性，避免了縫隙引起的幅度不均勻，增加了天線的口徑效率和增益。
【附圖說明】
[0016]圖1為縫隙內(nèi)嵌幅度校準(zhǔn)的平面喇叭天線正面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為縫隙內(nèi)嵌幅度校準(zhǔn)的平面喇叭天線反面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中有:微帶饋線1、基片集成波導(dǎo)喇叭天線2、縫隙3、介質(zhì)基板4、天線的輸入輸出端口 5，天線2的窄端口 6、導(dǎo)帶7、第一金屬平面8、接地面9、第二金屬平面10、金屬化過孔喇叭側(cè)壁11、天線的窄平行段12、天線的寬平行段13、中間縫隙14、左邊子喇叭15、右邊子喇叭16、中間縫隙的頭端17、中間縫隙的尾端18、天線的口徑面19、左邊縫隙20、右邊縫隙21、第一子喇叭22、第二子喇叭23、第三子喇叭24和第四子喇叭25。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0020]本發(fā)明所采用的實(shí)施方案是:縫隙內(nèi)嵌幅度校準(zhǔn)的平面喇叭天線包括設(shè)置在介質(zhì)基板4上的微帶饋線1、基片集成波導(dǎo)喇叭天線2和縫隙3 ;所述微帶饋線I的一端是天線的輸入輸出端口 5，微帶饋線I的另一端與基片集成波導(dǎo)喇叭天線2的窄端口 6相接；基片集成波導(dǎo)喇叭天線2由位于介質(zhì)基板4 一面的第一金屬平面8、位于介質(zhì)基板4另一面的第二金屬平面10和穿過介質(zhì)基板4連接第一金屬平面8和第二金屬平面10的兩排金屬化過孔喇叭側(cè)壁11組成；第一金屬平面8和第二金屬平面10上有多條縫隙3并構(gòu)成中間縫隙14、左邊縫隙20和右邊縫隙21，中間縫隙14、左邊縫隙20和右邊縫隙21的長度大于一個波長；中間縫隙14形狀是一段直線，其頭端17靠近基片集成波導(dǎo)喇叭天線2的窄端口 6，其尾端18靠近但不到天線口徑面19 ;中間縫隙14位于基片集成波導(dǎo)喇叭天線2的兩個側(cè)壁11中間的位置，并把基片集成波導(dǎo)喇叭天線2分為對稱的左邊子喇叭15和右邊子喇叭16 ;左邊縫隙20和右邊縫隙21形狀都是由頭端部分、多邊形和尾端部分三段相連構(gòu)成，左邊縫隙20和右邊縫隙21的頭端都靠近喇叭天線的窄端口 6的方向，左邊縫隙20和右邊縫隙21的尾端靠近但不到天線口徑面19 ;左邊縫隙20把左邊子喇叭15分成第一子喇叭22和第二子喇叭23 ;右邊縫隙21把右邊子喇叭16分成第三子喇叭24和第四子喇叭25 ;選擇左邊縫隙20中頭端部分或多邊形在左邊子喇叭15中的位置，調(diào)整在第一子喇叭22和第二子喇叭23中傳輸?shù)碾姶挪ǖ南鄬β?；選擇右邊縫隙21中頭端部分或多邊形在右邊子喇叭16中的位置，調(diào)整在第三子喇叭24和第四子喇叭25中傳輸?shù)碾姶挪ǖ南鄬β省?br>[0021]所述的左邊縫隙20和右邊縫隙21中的頭端部分或尾端部分的形狀可以是直線、折線或指