CN105186113B - 波导缝隙天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波导缝隙天线，包括：依次叠放的下层传导板、中层传导板、电路层和上层传导板；所述中层传导板与所述下层传导板接合，在内部形成用于传输信号的空腔状波导，所述中层传导板具有与所述波导对应分布的、且与所述波导相通的谐振腔，在所述谐振腔上部设有第一喇叭形空腔；所述电路层位于所述中层传导板与所述上层传导板之间，所述电路层包括与所述谐振腔对应分布的多个条形电路板；所述上层传导板具有与所述第一喇叭形空腔对应分布的第二喇叭形空腔，所述第二喇叭形空腔在所述上层传导板的厚度方向贯穿。所述波导缝隙天线可提高对圆极化信号的接收效率，可实现对圆极化信号的高效率高增益接收。

Description

波导缝隙天线

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种波导缝隙天线。

背景技术

相比于抛物面天线，平板缝隙天线具有结构紧凑、易与安装物共形、重量轻等优点，因此被广泛应用于机载雷达、舰载雷达、车载电视卫星天线等通讯设备中。波导缝隙天线是平板缝隙天线的一种，波导缝隙天线以波导为馈线形式，缝隙上辐射的能量来自波导内传输的电磁波，因此可有效降低馈电损耗。波导缝隙天线具有低损耗、功率容量大、高辐射效率和性能稳定等突出优点，具有比较广泛的应用。

卫星发射和接收的信号根据极化方式的不同，分为线极化信号和圆极化信号，卫星天线接收或发射圆极化信号不会引起交叉极化分量，可避免引起极化失配，因此在目前的卫星通讯***中，较多采用圆极化信号。

然而，现有的波导缝隙天线对圆极化信号的接收效率比较低，因此如何对波导缝隙天线进行优化设计，提高其对圆极化信号的接收效率，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种波导缝隙天线，可提高对圆极化信号的接收效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种波导缝隙天线，包括：依次叠放的下层传导板、中层传导板、电路层和上层传导板；

所述中层传导板与所述下层传导板接合，在内部形成用于传输信号的空腔状波导，所述中层传导板具有与所述波导对应分布的、且与所述波导相通的谐振腔，在所述谐振腔上部设有第一喇叭形空腔；

所述电路层位于所述中层传导板与所述上层传导板之间，所述电路层包括与所述谐振腔对应分布的多个条形电路板；

所述上层传导板具有与所述第一喇叭形空腔对应分布的第二喇叭形空腔，所述第二喇叭形空腔在所述上层传导板的厚度方向贯穿。

可选地，所述第二喇叭形空腔包括两级或两级以上空腔。

可选地，所述第一喇叭形空腔和所述第二喇叭形空腔的形状为圆形或者正多边形。

可选地，所述谐振腔的形状为圆形。

可选地，所述谐振腔的直径等于所述波导的横截面的长度。

可选地，所述条形电路板对应位于所述波导的正上方。

可选地，所述中层传导板具有在所述中层传导板的厚度方向贯穿的波导腔，在所述中层传导板的下表面具有将所述波导腔连通的槽道；

所述下层传导板的上表面具有与所述中层传导板的所述波导腔对应的波导槽，所述波导腔与所述波导槽形成所述波导，在所述波导槽的端部设有台阶；

在所述下层传导板的上表面还具有将所述波导槽连通的槽道。

可选地，所述波导呈阵列排布，所述谐振腔对应呈阵列排布。

可选地，所述波导的横截面的长度大于传输信号波长的二分之一，宽度小于传输信号波长的四分之一。

由以上技术方案可知，本发明所提供的一种波导缝隙天线，包括依次叠放的下层传导板、中层传导板、电路层和上层传导板，所述中层传导板与所述下层传导板接合，在内部形成用于传输信号的空腔状波导，所述中层传导板具有与波导对应分布并相通的谐振腔，在谐振腔的上部设有第一喇叭形空腔，所述上层传导板具有与中层传导板的第一喇叭形空腔对应分布的第二喇叭形空腔，位于中层传导板和上层传导板之间的电路层包括与谐振腔对应分布的条形电路板。上层传导板的喇叭形空腔、电路层的条形电路板、中层传导板的谐振腔均与波导对应分布，实现对卫星信号的接收和传输。在接收卫星信号时，条形电路板用于将圆极化信号转换为线极化信号，可提高天线对圆极化信号的接收效率，上层传导板的谐振腔对应位于条形电路板的下方，在条形电路板转换信号时有助于提高阻抗匹配、轴比及带宽，而位于中层传导板的第一喇叭形空腔和上层传导板的第二喇叭形空腔可扩大天线对卫星信号的接收面，有助于对圆极化信号的接收。因此，所述波导缝隙天线提高了对圆极化信号的接收效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种波导缝隙天线的分解示意图；

图2为本发明实施例的上层传导板和电路层结合的示意图；

图3为本发明实施例的中层传导板的正面示意图；

图4为图3中的中层传导板的背面示意图；

图5为本发明实施例的下层传导板的正面示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

请参考图1、图2和图3，本发明实施例提供的一种波导缝隙天线，包括：依次叠放的下层传导板100、中层传导板200、电路层300和上层传导板400；

所述中层传导板200与所述下层传导板100接合，在内部形成用于传输信号的空腔状波导，所述中层传导板200具有与所述波导对应分布的、且与所述波导相通的谐振腔201，在所述谐振腔201上部设有第一喇叭形空腔202；

所述电路层300位于所述中层传导板200与所述上层传导板400之间，所述电路层300包括与所述谐振腔201对应分布的多个条形电路板301；

所述上层传导板400具有与所述第一喇叭形空腔202对应分布的第二喇叭形空腔401，所述第二喇叭形空腔401在所述上层传导板400的厚度方向贯穿。

由以上内容可知，本实施例所述的波导缝隙天线，包括依次叠放的下层传导板、中层传导板、电路层和上层传导板，所述中层传导板与所述下层传导板接合，在内部形成用于传输信号的空腔状波导，所述中层传导板具有与波导对应分布并相通的谐振腔，在谐振腔的上部设有第一喇叭形空腔，所述上层传导板具有与中层传导板的第一喇叭形空腔对应分布的第二喇叭形空腔，位于中层传导板和上层传导板之间的电路层包括与谐振腔对应分布的条形电路板。上层传导板的喇叭形空腔、电路层的条形电路板、中层传导板的谐振腔均与波导对应分布，实现对卫星信号的接收和传输。在接收卫星信号时，条形电路板用于将圆极化信号转换为线极化信号，可提高天线对圆极化信号的接收效率，上层传导板的谐振腔对应位于条形电路板的下方，在条形电路板转换信号时有助于提高阻抗匹配、轴比及带宽，而位于中层传导板的第一喇叭形空腔和上层传导板的第二喇叭形空腔可扩大天线对卫星信号的接收面，有助于对圆极化信号的接收。因此，所述波导缝隙天线可提高对圆极化信号的接收效率。

请参考图3、图4和图5，本实施例中，所述中层传导板200具有在中层传导板200的厚度方向贯穿的波导腔203，在中层传导板200的下表面具有将所述波导腔203连通的槽道204，在下层传导板100的上表面具有与所述中层传导板的所述波导腔203对应的波导槽101，还具有将所述波导槽101连通的槽道102。下层传导板100与中层传导板200依次叠放接合后，中层传导板的波导腔203与下层传导板的波导槽101对应接合形成波导，中层传导板下表面的槽道204与下层传导板上表面的槽道102也对应接合，可将所述波导连通，用于分配传输的信号。参考图5所示，在下层传导板的波导槽101的端部设有台阶103，有利于波导中信号的传输和转换。

中层传导板200和下层传导板100内部形成的所述波导呈阵列排布，具体地，每四个所述波导为一组通过槽道连通。可设置所述波导的横截面的长度大于传输信号波长的二分之一，宽度小于传输信号波长的四分之一，这样对卫星信号的传输效率较高，信号传输的损耗小。

中层传导板200的上表面设有谐振腔201，所述谐振腔201与波导对应分布且相通。通过谐振腔201接收信号并将其传输到对应的波导，谐振腔201可扩展天线的阻抗带宽。所述谐振腔201的形状可以是圆形，也可以是其它正多边形，本实施例中，所述谐振腔201的形状为圆形，所述谐振腔201的直径等于波导的横截面的长度。

在所述中层传导板200的谐振腔201的上部设置有第一喇叭形空腔202，以与上层传导板的喇叭形空腔对应接合，形成用于接收信号的喇叭。

电路层300位于中层传导板200和上层传导板400之间，电路层300包括多个条形电路板301，条形电路板301与中层传导板200的谐振腔201对应分布，具体地，条形电路板301对应位于波导的正上方，条形电路板301用于将接收的圆极化信号转换为线极化信号，可提高天线对圆极化信号的接收效率；而对应位于其下方的谐振腔201，在条形电路板接收和转换信号时有助于提高阻抗匹配、轴比及带宽，实现对圆极化信号的高效率高增益的接收。

在具体设置时，可通过调节条形电路板301与波导的相对角度位置，来选择接收或发射左旋圆极化信号或者右旋圆极化信号。条形电路板301的形状和尺寸可根据接收或发射信号的频率范围来具体设置。在条形电路板301上连接有匹配短截线302，匹配短截线302连接于条形电路板301的长边，参考图2。匹配短截线302用于提高由条形线路板转换的圆极化信号的轴比和轴比带宽，将用作电感或电容元件的匹配短截线接合至条形导体，用以改变天线的阻抗。因此，匹配短截线用于通过天线的共振频率或扩展带宽来提高轴比带宽。

上层传导板400位于最上层，上层传导板400具有与第一喇叭形空腔202对应分布的第二喇叭形空腔401，第二喇叭形空腔401在上层传导板的厚度方向贯穿。喇叭形空腔指内壁为倾斜形的空腔，即空腔整体呈喇叭状。

位于上层传导板400的第二喇叭形空腔401与中层传导板200上表面的第一喇叭形空腔202对应接合，形成接收信号的喇叭，在接收卫星信号时，喇叭形空腔作为天线接收卫星信号的接收面，可降低对信号接收的干扰，扩大天线对卫星信号的接收面，有助于对圆极化信号的高效接收。

第二喇叭形空腔401和第一喇叭形空腔202的形状可以是正方形、圆形或者是其它正多边形，本实施例中为正方形。喇叭形空腔内壁的倾角可根据具体要求设置。

可选地，本实施例所述的波导缝隙天线，位于上层传导板400的第二喇叭形空腔401可设置为两级或两级以上空腔，即包括多级空腔，各级空腔的内壁倾角不同，形成多级喇叭，这种设置方式优化了喇叭形空腔的结构设计，在上层传导板形成多级喇叭，有助于提高对卫星信号的接收效率，提高对圆极化信号的接收效率。

本实施例所述的波导缝隙天线，在接收卫星信号时，其条形电路板用于将圆极化信号转换为线极化信号，可降低接收损耗，位于条形电路板下方的谐振腔，在条形电路板接收和转换信号时有助于提高阻抗匹配、轴比及带宽，而作为信号接收面的喇叭形空腔可扩大天线对卫星信号的接收面，有助于对圆极化信号的高效接收，因此所述波导缝隙天线可实现对圆极化信号的高效率高增益接收。并且所述波导缝隙天线结构简单紧凑，安装方便。

以上对本发明所提供的一种波导缝隙天线进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种波导缝隙天线，其特征在于，包括：依次叠放的下层传导板、中层传导板、电路层和上层传导板；

所述中层传导板与所述下层传导板接合，在内部形成用于传输信号的空腔状波导，所述中层传导板具有与所述波导对应分布的、且与所述波导相通的谐振腔，在所述谐振腔上部设有第一喇叭形空腔；

所述电路层位于所述中层传导板与所述上层传导板之间，所述电路层包括与所述谐振腔对应分布的多个条形电路板；

所述上层传导板具有与所述第一喇叭形空腔对应分布的第二喇叭形空腔，所述第二喇叭形空腔在所述上层传导板的厚度方向贯穿。

2.如权利要求1所述的波导缝隙天线，其特征在于，所述第二喇叭形空腔包括两级以上空腔。

3.如权利要求1所述的波导缝隙天线，其特征在于，所述第一喇叭形空腔和所述第二喇叭形空腔的形状为圆形或者正多边形。

4.如权利要求1所述的波导缝隙天线，其特征在于，所述谐振腔的形状为圆形。

5.如权利要求4所述的波导缝隙天线，其特征在于，所述谐振腔的直径等于所述波导的横截面的长度。

6.如权利要求5所述的波导缝隙天线，其特征在于，所述条形电路板对应位于所述波导的正上方。

7.如权利要求1-6任一项所述的波导缝隙天线，其特征在于，所述中层传导板具有在所述中层传导板的厚度方向贯穿的波导腔，在所述中层传导板的下表面具有将所述波导腔连通的槽道；

所述下层传导板的上表面具有与所述中层传导板的所述波导腔对应的波导槽，所述波导腔与所述波导槽形成所述波导，在所述波导槽的端部设有台阶；

在所述下层传导板的上表面还具有将所述波导槽连通的槽道。

8.如权利要求7所述的波导缝隙天线，其特征在于，所述波导呈阵列排布，所述谐振腔对应呈阵列排布。

9.如权利要求1所述的波导缝隙天线，其特征在于，所述波导的横截面的长度大于传输信号波长的二分之一，宽度小于传输信号波长的四分之一。