【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于天線，尤其涉及一種加載慢波雙銷釘的寬帶高口徑效率te440模背腔縫隙陣列天線。
技術介紹
1、經典的平面傳輸線，如微帶線和基片集成波導，存在的缺陷是在較高頻率下的傳輸損耗高，限制了天線的效率和增益。盡管業界已經提出一些低損耗的傳輸線，如空氣填充基片集成同軸線、空氣填充脊基片集成波導和懸置線間隙波導，但與這些傳輸線相比，金屬波導在低損耗、高功率的應用中表現更為出色。
2、對于大多數陣列天線，功率分配器/合路器網絡是不可或缺的。然而，引入這些饋電網絡會導致額外的損耗和結構復雜性，尤其是在高頻陣列天線系統中至關重要。此外，潛在的加工誤差導致組件之間出現小間隙，尤其是在復雜結構中，這導致能量串擾。這些挑戰限制了傳統基于金屬波導的陣列天線實現寬增益帶寬和高實際口徑效率的能力。
3、為簡化饋電網絡并減小相關損耗，采用高階諧振模背腔是一種簡化陣列天線復雜性的策略。
4、通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：
5、(1)傳統背腔縫隙陣列天線的增益帶寬較窄；
6、(2)傳統背腔縫隙陣列天線使用單個同軸連接器饋電，難以拓展為大規模陣列；
7、(3)基于基片集成波導饋電網絡的傳統背腔縫隙陣列天線存在較大的損耗，限制了陣列實際口徑效率。
技術實現思路
1、針對現有技術存在的問題，本專利技術提供了一種加載慢波雙銷釘的寬帶高口徑效率te440模背腔縫隙陣列天線。本專利技術的主要創新點在于提出具有準te110模的新型寬帶慢
2、本專利技術是這樣實現的，一種加載慢波雙銷釘的寬帶高口徑效率te440模背腔縫隙陣列天線包括五個部分：輻射縫隙、加載慢波銷釘的te440模輻射背腔、耦合縫隙、差分饋電腔和饋電波導；
3、輻射縫隙：作為天線單元產生和調整電磁波的輻射；通過調整輻射縫隙的形狀和位置，改變輻射縫隙處電磁波的相位和幅度，從而改變天線的方向性和增益；
4、加載慢波銷釘的te440模輻射背腔：產生和調控特定的輻射背腔模式；
5、耦合縫隙：實現兩個或多個部件之間電磁場的能量交換，通過調整耦合縫隙的位置和尺寸，激發出所需的腔體模式；
6、差分饋電腔：產生和調控特定的饋電腔體模式；
7、饋電波導：將波導能量傳輸到天線，向天線提供所需的激勵信號。
8、進一步，加載慢波銷釘的輻射背腔的諧振模式為te440模，通過挖空兩層金屬中的立方體來產生空腔，并在空腔的頂部和底部分別加載16個金屬慢波銷釘來實現；輻射背腔由位于腔體中央底部的一對差分耦合縫隙來激勵。
9、進一步，位于頂端金屬板的輻射縫隙單元為方形或矩形，以半波長為間距交錯排布，使每一個輻射縫隙都能被輻射背腔中的te440模磁場線同相激勵；輻射縫隙單元頂端拓寬特定厚度，用來提高阻抗匹配效率。
10、進一步，差分饋電腔的諧振模式為te210模，通過挖空兩層金屬中的立方體產生空腔來實現，由位于腔體中央位置底部的饋電耦合縫隙來激勵，饋電耦合縫隙平行中央磁場線方向；差分饋電腔等幅反相激勵垂直于中央饋電耦合縫隙的一對差分耦合縫隙；分別在差分耦合縫隙下面引入一個阻抗匹配諧振腔，用來提高阻抗匹配效率。
11、進一步，輻射背腔中頂部和底部的16個金屬慢波銷釘，分別位于頂端輻射縫隙附近且在輻射背腔中的te440模電場集中的區域；所有金屬慢波銷釘的長度、寬度和高度都保持相同。
12、進一步，輻射縫隙的寬度為6.6mm和長度為10.3mm，拓寬的輻射縫隙的寬度為7.74mm和長度為12.26mm，慢波雙銷釘結構的高度為0.5mm和寬度為2mm，對稱放置的差分耦合縫隙長度為11mm和寬度為3.43mm、水平放置的耦合縫隙長度為12.21mm和寬度為3.91mm、te120模諧振腔的長度為22.9mm、寬度為13.35mm和高度為4.28mm、阻抗匹配諧振腔的長度為13.57mm、寬度為7.95mm和高度為5.06mm。
13、本專利技術還提供了一種毫米波頻段的無線通信系統使用所述的加載慢波銷釘的寬帶高口徑效率te440模背腔縫隙陣列天線。
14、本專利技術還提供了一種構建加載慢波銷釘的te440模輻射背腔的方法，包括以下步驟：
15、在兩層金屬中挖空立方體空腔，形成輻射背腔；
16、在輻射背腔的頂部和底部分別加載16個金屬慢波銷釘，調整銷釘的位置，使其位于輻射背腔中te440模電場集中的區域；
17、使用位于腔體中央底部的一對差分耦合縫隙激勵輻射背腔。
18、本專利技術還提供了一種調整輻射縫隙和耦合縫隙以實現寬帶高口徑效率的方法，包括以下步驟：
19、設計頂端金屬板的輻射縫隙單元為方形或矩形，并以半波長為間距交錯排布；
20、在輻射縫隙單元頂端拓寬特定厚度，以提高阻抗匹配效率；
21、在差分饋電腔中，設定te210模諧振模式，通過在腔體中央位置底部的饋電耦合縫隙激勵，平行于中央磁場線方向；
22、在差分耦合縫隙下面引入阻抗匹配諧振腔，用于提高整體阻抗匹配效率。
23、結合上述的技術方案和解決的技術問題，本專利技術所要保護的技術方案所具備的優點及積極效果為：
24、第一、存在的問題是解決高階模背腔縫隙陣列天線增益帶寬較窄和實際口徑效率較低的問題，還要求陣列天線具有規模可擴展能力。本專利技術提出的新型高階模背腔縫隙陣列天線具有寬增益帶寬、高實際口徑效率以及陣列可擴展的優勢，具體分析如下：
25、(1)本專利技術中輻射背腔可直接均勻同相饋電輻射縫隙單元，具有結構簡單、高口徑效率的優勢；
26、(2)本專利技術中輻射背腔加載慢波雙銷釘實現模式電場和磁場調控，具有寬增益帶寬的優勢；
27、(3)本專利技術中差分饋電腔的結構緊湊，具有陣列可拓展的優勢。
28、本專利技術包含輻射縫隙、加載慢波銷釘的te440模輻射背腔、耦合縫隙、差分饋電腔和饋電波導，帶來了輻射效率和工作帶寬方面的顯著提升。
29、本專利技術通過使用高階模諧振背腔，減少功分器的使用數量，降低了加工復雜度和功分器所帶來的損耗。
30、本專利技術對輻射諧振背腔中的慢波雙銷釘結構位置以及輻射縫隙位置進行了優化，提供了更高的阻抗匹配效率和天線效率。
31、本專利技術通過在輻射諧振背腔中加載慢波雙銷釘結構來縮短天線陣元之間的電尺寸，避免陣列方向圖出現柵瓣。
32、本專利技術對差分饋電腔的結構進行優化，引入了阻抗匹配諧振腔，提高了天線的阻抗匹配效率。
33、本專利技術在輻射縫隙頂部加載一段拓寬的輻射縫隙，增強天線與自由空間之間的能量轉化效率。
34、本專利技術對輻射背本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種加載慢波雙銷釘的寬帶高口徑效率TE440模背腔縫隙陣列天線，其特征在于，包括五個部分：
2.如權利要求1所述的加載慢波銷釘的寬帶高口徑效率TE440模背腔縫隙陣列天線，其特征在于，加載慢波銷釘的輻射背腔的諧振模式為TE440模，通過挖空兩層金屬中的立方體來產生空腔，并在空腔的頂部和底部分別加載16個金屬慢波銷釘來實現；輻射背腔由位于腔體中央底部的一對差分耦合縫隙來激勵。
3.如權利要求1所述的加載慢波銷釘的寬帶高口徑效率TE440模背腔縫隙陣列天線，其特征在于，位于頂端金屬板的輻射縫隙單元為方形或矩形，以半波長為間距交錯排布，使每一個輻射縫隙都能被輻射背腔中的TE440模磁場線同相激勵；輻射縫隙單元頂端拓寬特定厚度，用來提高阻抗匹配效率。
4.如權利要求1所述的加載慢波銷釘的寬帶高口徑效率TE440模背腔縫隙陣列天線，其特征在于，差分饋電腔的諧振模式為TE210模，通過挖空兩層金屬中的立方體產生空腔來實現，由位于腔體中央位置底部的饋電耦合縫隙來激勵，饋電耦合縫隙平行中央磁場線方向；差分饋電腔等幅反相激勵垂直于中央饋電耦合縫隙的一對差分耦
5.如權利要求2所述的加載慢波銷釘的寬帶高口徑效率TE440模背腔縫隙陣列天線，其特征在于，輻射背腔中頂部和底部的16個金屬慢波銷釘，分別位于頂端輻射縫隙附近且在輻射背腔中的TE440模電場集中的區域；所有金屬慢波銷釘的長度、寬度和高度都保持相同。
6.如權利要求1所述的加載慢波銷釘的寬帶高口徑效率TE440模背腔縫隙陣列天線，其特征在于，輻射縫隙的寬度為6.6mm和長度為10.3mm，拓寬的輻射縫隙的寬度為7.74mm和長度為12.26mm，慢波雙銷釘結構的高度為0.5mm和寬度為2mm，對稱放置的差分耦合縫隙長度為11mm和寬度為3.43mm、水平放置的耦合縫隙長度為12.21mm和寬度為3.91mm、TE120模諧振腔的長度為22.9mm、寬度為13.35mm和高度為4.28mm、阻抗匹配諧振腔的長度為13.57mm、寬度為7.95mm和高度為5.06mm。
7.一種毫米波頻段的無線通信系統，其特征在于，所述毫米波頻段的無線通信系統使用權利要求1～6任意一項所述的加載慢波銷釘的寬帶高口徑效率TE440模背腔縫隙陣列天線。
8.一種構建加載慢波銷釘的TE440模輻射背腔的方法，其特征在于，包括以下步驟：
9.一種調整輻射縫隙和耦合縫隙以實現寬帶高口徑效率的方法，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種加載慢波雙銷釘的寬帶高口徑效率te440模背腔縫隙陣列天線，其特征在于，包括五個部分：
2.如權利要求1所述的加載慢波銷釘的寬帶高口徑效率te440模背腔縫隙陣列天線，其特征在于，加載慢波銷釘的輻射背腔的諧振模式為te440模，通過挖空兩層金屬中的立方體來產生空腔，并在空腔的頂部和底部分別加載16個金屬慢波銷釘來實現；輻射背腔由位于腔體中央底部的一對差分耦合縫隙來激勵。
3.如權利要求1所述的加載慢波銷釘的寬帶高口徑效率te440模背腔縫隙陣列天線，其特征在于，位于頂端金屬板的輻射縫隙單元為方形或矩形，以半波長為間距交錯排布，使每一個輻射縫隙都能被輻射背腔中的te440模磁場線同相激勵；輻射縫隙單元頂端拓寬特定厚度，用來提高阻抗匹配效率。
4.如權利要求1所述的加載慢波銷釘的寬帶高口徑效率te440模背腔縫隙陣列天線，其特征在于，差分饋電腔的諧振模式為te210模，通過挖空兩層金屬中的立方體產生空腔來實現，由位于腔體中央位置底部的饋電耦合縫隙來激勵，饋電耦合縫隙平行中央磁場線方向；差分饋電腔等幅反相激勵垂直于中央饋電耦合縫隙的一對差分耦合縫隙；分別在差分耦合縫隙下面引入一個阻抗匹配諧振腔，用來提高阻抗匹配效率。
5.如權利要求2所述的加載慢波銷釘的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：羅旋，趙小斐，樊芳芳，
申請(專利權)人：西安為知天線科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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