一種c/x雙波段共口徑波導(dǎo)縫隙陣列天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于雷達(dá)天線領(lǐng)域，具體涉及一種c/χ雙波段共口徑波導(dǎo)縫隙陣列天線，應(yīng)用于多功能、多用途復(fù)合雷達(dá)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著多種用途運(yùn)動(dòng)平臺(tái)雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)平臺(tái)上雷達(dá)系統(tǒng)的功能要求越來(lái)越多、對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)指標(biāo)要求越來(lái)越高。往往同一個(gè)平臺(tái)上需要布局多個(gè)頻段的雷達(dá)，地面雷達(dá)的常規(guī)做法是每個(gè)雷達(dá)使用一個(gè)天線，但移動(dòng)武器平臺(tái)空間位置十分有限，無(wú)法安裝多個(gè)雷達(dá)天線，所以多頻段共孔徑天線設(shè)計(jì)技術(shù)越來(lái)越受到重視。
[0003]雙頻共口徑天線也就是分別工作在兩個(gè)頻段的天線單元按照一定的結(jié)構(gòu)組合成的雙頻天線陣。這種類型陣列能夠克服由于頻比問(wèn)題而產(chǎn)生的雙頻單元組陣的局限性，能應(yīng)用于較大范圍的頻比。另外各頻段單元可以分別設(shè)計(jì)，單元形式可以任意選擇，大大增加了設(shè)計(jì)靈活性，可以節(jié)省空間和重量，優(yōu)勢(shì)更為突出，具有很好的應(yīng)用前景。
[0004]微帶天線、帶狀線天線因?yàn)樵趩卧g具有較大的空間，方便雙波段天線的集成，所以國(guó)際以及國(guó)內(nèi)在雙頻設(shè)計(jì)的研宄重點(diǎn)基本都放在這兩種天線形式上，并且已經(jīng)有不少的相關(guān)報(bào)道，組陣的單元形式通常有印刷振子、印刷縫隙、微帶貼片等。例如，Ralph Pakuls在1998年采用多層微帶結(jié)構(gòu)，上面是微帶貼片天線工作于C波段，下面采用微帶耦合縫隙單元工作在X波段，實(shí)現(xiàn)C/Χ雙波段共孔徑天線。Pozar.DM.等人在2001研制出工作于L和X頻段的一種微帶天線陣列，上層為打孔的L頻段貼片，下層為縫隙耦合饋電的X頻段單元貼片和L頻段饋線。Grzegorz和Jaworski等人在2010年提出一種L/C雙波段共孔徑天線陣，也是采用基于多層微帶板的形式實(shí)現(xiàn)。
[0005]但微帶天線因其效率低、強(qiáng)度差、耐功率低等缺點(diǎn)，且不易形成低副瓣，無(wú)法滿足部分高指標(biāo)雷達(dá)的需求；波導(dǎo)縫隙天線陣本身具有的優(yōu)勢(shì)可以克服上述缺點(diǎn)，但波導(dǎo)縫隙天線中作為輻射元的線陣間隙較小，各頻段共口徑陣列天線單元互相遮蔽嚴(yán)重、且不同頻率天線單元互相影響，要實(shí)現(xiàn)較好輻射方向圖是很困難的，經(jīng)過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，基本沒(méi)有這方面報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007]為了克服現(xiàn)有多頻段共口徑天線技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提出一種C/Χ雙波段共口徑波導(dǎo)縫隙陣列天線，解決波導(dǎo)縫隙陣列多頻段共口徑天線技術(shù)的難題，使之不僅能夠克服雙頻段天線單元互相遮蔽、互相影響的問(wèn)題，同時(shí)又具有波導(dǎo)縫隙天線陣的優(yōu)勢(shì)，并能在工程實(shí)踐中被大量推廣應(yīng)用。
[0008]技術(shù)方案
[0009]一種C/Χ雙波段共口徑波導(dǎo)縫隙陣列天線，包括X波段波導(dǎo)縫隙天線、C波段波導(dǎo)縫隙天線，其特征在于在X波段波導(dǎo)縫隙天線和C波段波導(dǎo)縫隙天線之間設(shè)有輻射過(guò)渡腔；所述的輻射過(guò)渡腔的橫截面為一個(gè)矩形結(jié)構(gòu)，兩端為開(kāi)路形式，上壁有一個(gè)與X波段波導(dǎo)縫隙天線的線陣間隙寬度相通的開(kāi)口，下壁與C波段波導(dǎo)的上壁共用；所述X波段波導(dǎo)縫隙天線為線極化方式，極化方向沿X波段波導(dǎo)軸向，采用波導(dǎo)窄邊斜縫輻射單元；所述C波段波導(dǎo)縫隙天線極化方向與X波段波導(dǎo)縫隙天線正交，采用波導(dǎo)寬邊縱縫輻射單元；x波段波導(dǎo)縫隙天線的線陣間距為dl，C波段波導(dǎo)縫隙天線的線陣間距為d2，輻射過(guò)渡腔的橫截面長(zhǎng)邊尺寸為d3。
[0010]所述的X波段波導(dǎo)縫隙天線為8個(gè)，每個(gè)X波段波導(dǎo)縫隙天線上的波導(dǎo)窄邊斜縫輻射單元為30個(gè)。
[0011]所述的C波段波導(dǎo)縫隙天線為3個(gè)，每個(gè)C波段波導(dǎo)縫隙天線上的波導(dǎo)寬邊縱縫輻射單元為3個(gè)。
[0012]dl、d2、d3 滿足:d2 = 2Xdl，d3 = dl。
[0013]有益效果
[0014]本實(shí)用新型提出的一種C/Χ雙波段共口徑波導(dǎo)縫隙陣列天線，與現(xiàn)有技術(shù)相比，引入輻射過(guò)渡腔技術(shù)，實(shí)現(xiàn)雙頻共口徑波導(dǎo)縫隙天線陣的設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型解決了波導(dǎo)縫隙雙頻段共口徑天線單元互相遮蔽難題，較之前微帶、帶狀線雙頻段共口徑陣列形式，具有高效率、高強(qiáng)度、高耐功率及易形成低副瓣等優(yōu)勢(shì)，為實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)多頻共口徑陣列天線提供一種依據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1本實(shí)用新型的C/Χ雙波段共口徑波導(dǎo)縫隙陣列天線結(jié)構(gòu)側(cè)視圖
[0016]圖2本實(shí)用新型的C/Χ雙波段共口徑波導(dǎo)縫隙陣列天線結(jié)構(gòu)俯視圖
[0017]圖3X波段波導(dǎo)縫隙天線E面測(cè)試方向圖
[0018]圖4C波段波導(dǎo)縫隙天線E面測(cè)試方向圖
[0019]圖5C波段波導(dǎo)縫隙天線H面方向圖
【具體實(shí)施方式】
[0020]現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述:
[0021]具體技術(shù)方案:所設(shè)計(jì)的C/Χ雙波段陣列天線包含X波段波導(dǎo)縫隙天線1、輻射過(guò)渡腔2、C波段波導(dǎo)縫隙天線3。X波段波導(dǎo)縫隙天線采用波導(dǎo)窄邊斜縫輻射單元12，極化方式是線極化，極化方向沿X波段波導(dǎo)11軸向，線陣選用行波陣形式，每條線陣包含30個(gè)斜縫輻射單元；C波段波導(dǎo)縫隙天線采用波導(dǎo)寬邊縫輻射單元32，極化方向與X波段波導(dǎo)縫隙天線I正交，線陣選用駐波陣形式，每條線陣包含3個(gè)縱縫輻射單元，放置在天線的最下層；輻射過(guò)渡腔2放置于X波段波導(dǎo)縫隙天線I與C波段波導(dǎo)縫隙天線3之間，與X波段波導(dǎo)11間的線陣間隙4相連，調(diào)節(jié)輻射過(guò)渡腔的高度使輻射過(guò)渡腔2與線陣間隙4達(dá)到阻抗匹配，實(shí)現(xiàn)C波段波導(dǎo)縫隙天線通過(guò)線陣間隙4的高效率電磁波輻射。X波段縫隙天線線陣間距為dl，C波段縫隙天線線陣間距為d2，其關(guān)系應(yīng)為:d2 = 2Xdl，所述輻射過(guò)渡腔的橫截面的長(zhǎng)邊為d3，需滿足d3 = dl。
[0022]參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型的C/Χ雙波段共口徑波導(dǎo)縫隙陣列天線包括X波段波導(dǎo)縫隙天線1、輻射過(guò)渡腔2、c波段波導(dǎo)縫隙天線3。所述X波段波導(dǎo)縫隙天線I放置在整個(gè)天線的最上面，采用線極化形式，極化方向沿X波段波導(dǎo)11軸向，設(shè)計(jì)方式按照常用的波導(dǎo)窄邊斜縫單元行波陣方法，X波段波導(dǎo)11內(nèi)腔尺寸是22.86mmX 10.16mm ;輻射過(guò)渡腔2放置在X波段天線之后，橫截面為一個(gè)矩形結(jié)構(gòu)，尺寸為18mmX 5mm，兩端設(shè)計(jì)為開(kāi)路形式，上壁有一個(gè)寬度為5.84mm的開(kāi)口，并與線陣間隙4寬度相通，下壁與C波段波導(dǎo)31共用，即也作為C波段波導(dǎo)31的上壁；調(diào)節(jié)輻射過(guò)渡腔2的高度使輻射過(guò)渡腔2與線陣間隙4達(dá)到阻抗匹配，實(shí)現(xiàn)C波段波導(dǎo)縫隙天線通過(guò)線陣間隙4的高效率電磁波輻射。C波段波導(dǎo)縫隙天線3放置在天線的最下面，C波段波導(dǎo)31內(nèi)腔尺寸為35mmX 5mm，壁厚為1mm。所述X波段縫隙天線線陣間距為dl，所述C波段縫隙天線線陣間距為d2，其關(guān)系應(yīng)為:d2 = 2Xdl，所述輻射過(guò)渡腔的橫截面長(zhǎng)邊尺寸為d3，需滿足d3 = dl ;
[0023]參見(jiàn)圖2，X波段波導(dǎo)縫隙天線I采用波導(dǎo)寬邊縱縫陣列，采用波導(dǎo)窄邊斜縫輻射單元12，線陣選用行波陣形式，共有8條線陣組成，線陣間距dl = 18mm，每條線陣包含30個(gè)斜縫輻射單元12，相鄰兩條線陣間形成線陣間隙4，其寬度為5.84mm。C波段波導(dǎo)縫隙天線3采用波導(dǎo)寬邊縱縫陣列，共有3條線陣組成，每條線陣由3個(gè)寬邊縱縫輻射單元32組成，線陣選用駐波陣形式。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，將輻射過(guò)渡腔2與C波段波導(dǎo)縫隙天線3設(shè)計(jì)為一個(gè)整體，進(jìn)行整體加工，輻射過(guò)渡腔2上壁的兩側(cè)設(shè)計(jì)了 4個(gè)定位柱21，保證了 X波段波導(dǎo)縫隙天線與C波段波導(dǎo)縫隙天線相對(duì)安裝位置的準(zhǔn)確性。
[0024]本實(shí)用新型的X波段波導(dǎo)縫隙天線E面測(cè)試方向如圖3所示。
[0025]見(jiàn)圖3，X波段波導(dǎo)縫隙天線在高、中、低三個(gè)頻點(diǎn)的測(cè)試方向圖，波束寬度分別為2.98。、2.94。、2.89。，副瓣電平小于 _24dB。
[0026]C波段波導(dǎo)縫隙天線E面、H面的低頻、中頻、高頻方向圖測(cè)試結(jié)果如圖4、圖5所不O
[0027]見(jiàn)圖4，C波段波導(dǎo)縫隙天線的E面方向圖在低頻、中頻、高頻波瓣寬度分別為:24.21。,24.92° ,25.48°，最大副瓣為-13.68dB。
[0028]見(jiàn)圖5，C波段波導(dǎo)縫隙天線的H面方向圖在低頻、中頻、高頻波瓣寬度分別為:25.28。,25.21° ,24.56°，最大副瓣為-15.36dB。
[0029]上述低頻、中頻、高頻實(shí)測(cè)方向圖的增益均通過(guò)為比較法測(cè)得，根據(jù)天線的有效面積計(jì)算得到C波段工作在低頻、中頻、高頻上的輻射效率均高于60%，X波段波導(dǎo)縫隙天線工作在低頻、中頻、高頻上的輻射效率均高于50%。
[0030]從實(shí)測(cè)方向圖中可以看出，天線在三個(gè)頻點(diǎn)工作時(shí)，X波波導(dǎo)段縫隙天線輻射方向圖、效輻射率均與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的陣列相同；通過(guò)X波段天線間隙輻射，C波段天線E面方向圖基本沒(méi)有變化，但對(duì)H面方向圖的主瓣形狀及波束寬度稍有影響，經(jīng)過(guò)合理的設(shè)計(jì)能夠滿足使用要求。天線的工作帶寬內(nèi)的駐波及方向圖增益與傳統(tǒng)的波導(dǎo)縫隙天線差別不大，證明該雙頻共口徑天線設(shè)計(jì)方法是有效的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種C/X雙波段共口徑波導(dǎo)縫隙陣列天線，包括X波段波導(dǎo)縫隙天線(I)、c波段波導(dǎo)縫隙天線(3)，其特征在于在X波段波導(dǎo)縫隙天線(I)和C波段波導(dǎo)縫隙天線(3)之間設(shè)有輻射過(guò)渡腔(2);所述的輻射過(guò)渡腔(2)的橫截面為一個(gè)矩形結(jié)構(gòu)，兩端為開(kāi)路形式，上壁有一個(gè)與X波段波導(dǎo)縫隙天線(I)的線陣間隙(4)寬度相通的開(kāi)口，下壁與C波段波導(dǎo)(31)的上壁共用；所述X波段波導(dǎo)縫隙天線(I)為線極化方式，極化方向沿X波段波導(dǎo)(11)軸向，采用波導(dǎo)窄邊斜縫輻射單元(12);所述C波段波導(dǎo)縫隙天線(3)極化方向與X波段波導(dǎo)縫隙天線(I)正交，采用波導(dǎo)寬邊縱縫輻射單元(32) ;X波段波導(dǎo)縫隙天線(I)的線陣間距為dl，C波段波導(dǎo)縫隙天線(3)的線陣間距為d2，輻射過(guò)渡腔(2)的橫截面長(zhǎng)邊尺寸為d3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C/X雙波段共口徑波導(dǎo)縫隙陣列天線，其特征在于所述的X波段波導(dǎo)縫隙天線(I)為8個(gè)，每個(gè)X波段波導(dǎo)縫隙天線(I)上的波導(dǎo)窄邊斜縫輻射單元(12)為30 個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C/X雙波段共口徑波導(dǎo)縫隙陣列天線，其特征在于所述的C波段波導(dǎo)縫隙天線(3)為3個(gè)，每個(gè)C波段波導(dǎo)縫隙天線(3)上的波導(dǎo)寬邊縱縫輻射單元(32)為3個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C/X雙波段共口徑波導(dǎo)縫隙陣列天線，其特征在于dl、d2、d3滿足:d2 = 2Xdl，d3 = dl。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種C/X雙波段共口徑波導(dǎo)縫隙陣列天線，主要應(yīng)用于多功能、多用途復(fù)合雷達(dá)。該天線包括X波段波導(dǎo)縫隙天線、輻射過(guò)渡腔、C波段波導(dǎo)縫隙天線。X波段波導(dǎo)縫隙天線采用波導(dǎo)窄邊斜縫輻射單元，C波段波導(dǎo)縫隙天線采用波導(dǎo)寬邊縫輻射陣列天線，利用兩個(gè)天線的工作頻率差，將C波段波導(dǎo)縫隙天線放置在X波段波導(dǎo)縫隙天線之后，利用輻射過(guò)渡腔實(shí)現(xiàn)C波段波導(dǎo)縫隙天線至X波段天線線陣間隙的阻抗匹配，通過(guò)線陣間隙實(shí)現(xiàn)C波段波導(dǎo)縫隙天線的電磁波輻射。
【IPC分類】H01Q13-28, H01Q21-30, H01Q13-22, H01Q21-24
【公開(kāi)號(hào)】CN204333278
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420832367
【發(fā)明人】宗耀, 張軍, 湯暢, 李存龍, 高坤
【申請(qǐng)人】西安電子工程研究所
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年12月24日