本技術(shù)涉及通信設備，特別涉及一種波導天線、波導天線陣列和雷達天線。

背景技術(shù)：

1、隨著毫米波頻段的電子元器件的設計技術(shù)逐漸成熟，毫米波無線電設備，備受市場的青睞。采用經(jīng)典的微波設計技術(shù)，設計低成本、小型化、高性能的微波元器件成為急需解決的技術(shù)挑戰(zhàn)。波導天線作為一種常用的天線形式，具有結(jié)構(gòu)牢靠、插入損耗低和中高等增益，被廣泛應用在通信和雷達領域。由于采用波導傳輸線，線損很低，通常，這種天線會組合成陣列形式，實現(xiàn)大寬帶、高增益、低副瓣等指標苛刻的領域。但隨著陣列規(guī)模的逐漸變大，盡管已經(jīng)采用了3d堆疊等減縮剖面的方法，波導天線陣列的尺寸，尤其是剖面方向上，依舊很大，成為這類天線使用的一個限制條件。隨著soc芯片和mimo技術(shù)的興起，設計低剖面、結(jié)構(gòu)緊湊的波導天線，成為一個亟待解決的問題。

2、目前解決波導天線剖面高問題，通常采用波導縫隙天線形式，這種天線將矩形波導的窄邊放置在剖面方向，在通過在波導寬邊上加工特定的窄槽，并控制窄槽的數(shù)量來設計不同應用的輻射特性，通常這種天線陣列僅能設計為水平極化。也有方案是在波導傳輸線均勻布置喇叭形狀的開口，來實現(xiàn)波導喇叭陣列天線，但這種方式僅能設計為垂直極化天線形式。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的實施例提供一種波導天線、波導天線陣列和雷達天線，其通過天線單元的方向和極化方向轉(zhuǎn)接單元實現(xiàn)了任意線極化形式的電磁波輻射，同時降低了剖面尺寸，實現(xiàn)了一種低剖面波導天線。

2、在本技術(shù)的一個實施例中，提供了一種波導天線，包括：

3、金屬體，所述金屬體的頂面沿水平方向延伸；

4、功率分配器網(wǎng)絡，所述功率分配器網(wǎng)絡開設于所述金屬體內(nèi)，且包括多個功率分配器支路，每個功率分配器支路沿著所述水平方向彎折延伸，每個功率分配器支路的末端形成第一極化方向；

5、天線單元，所述天線單元自所述金屬體內(nèi)、沿著垂直于所述水平方向的法向方向延伸至所述金屬體的頂面，所述天線單元經(jīng)由極化方向轉(zhuǎn)接單元一一對應地連接于所述功率分配器支路的末端；

6、其中，所述極化方向轉(zhuǎn)接單元將自天線單元出射的極化方向配置為與所述第一極化方向垂直的第二極化方向，多個所述天線單元沿著所述第一極化方向間隔排列。

7、在一個實施例中，包括：

8、多個第一扼流槽，所述第一扼流槽自所述金屬體的頂面向內(nèi)凹進，且在所述法向方向上與所述功率分配器網(wǎng)絡間隔；

9、其中，每個所述第一扼流槽沿著所述第一極化方向延伸，所述第一扼流槽的長度覆蓋所有天線單元。

10、在一個實施例中，所述天線單元包括：

11、天線端口，所述天線端口與所述極化方向轉(zhuǎn)接單元相接，且沿著所述法向方向延伸；

12、天線張口，所述天線張口自所述天線端口逐漸外擴地延伸至所述金屬體的頂面，以自所述金屬體的頂面形成尺寸大于等于所述天線端口的開口。

13、在一個實施例中，所述天線端口具有矩形的橫截面，

14、所述天線張口經(jīng)由與所述法向方向形成銳角夾角的開口張角，將所述開口配置為：

15、所述開口的長邊沿著所述第一極化方向延伸；或

16、所述開口的長邊沿著所述第二極化方向延伸。

17、在一個實施例中，所述功率分配器網(wǎng)絡包括：

18、第一功率分配器支路，所述第一功率分配器支路具有與波導傳輸線連接的連接端口；

19、至少一個第二功率分配器支路，所述第二功率分配器支路與所述第一功率分配器支路連接，且在所述第一極化方向上排列于所述第一功率分配器支路的一側(cè)或兩側(cè)。

20、在一個實施例中，所述功率分配器支路包括：

21、第一阻抗匹配結(jié)構(gòu)，所述第一阻抗匹配結(jié)構(gòu)沿著所述水平方向彎折；和/或

22、第二阻抗匹配結(jié)構(gòu)，所述第二阻抗匹配結(jié)構(gòu)沿著所述法向方向凸出或凹進，所述功率分配器支路經(jīng)由所述第二阻抗匹配結(jié)構(gòu)連接于所述極化方向轉(zhuǎn)接單元。

23、在一個實施例中，包括波導法蘭，所述波導法蘭經(jīng)由波導傳輸線與所述功率分配器網(wǎng)絡的連接端口連接，所述波導法蘭包括：

24、波導殼體，所述波導殼體具有與電路板對接的底面、和與所述連接端口對接的側(cè)表面；

25、波導連接腔，所述波導連接腔開設于所述波導殼體內(nèi)，且具有貫通至所述側(cè)表面的波導輸出口、和貫通至所述底面的波導輸入口，所述波導輸入口沿著所述第一極化方向或者所述第二極化方向延伸；

26、第二扼流槽，所述第二扼流槽自所述底面向內(nèi)凹進，且環(huán)繞所述波導輸入口；

27、短路枝節(jié)，所述短路枝節(jié)在所述波導輸入口的延伸方向上貼合于所述波導輸入口的兩側(cè)，且所述短路枝節(jié)自所述第二扼流槽凸出于所述底面或者與所述底面平齊。

28、在一個實施例中，所述波導法蘭與所述電路板接觸連接；或

29、所述波導法蘭與所述電路板形成間距小于等于第一閾值的非接觸連接，所述第一閾值為0.2mm。

30、在一個實施例中，所述第二扼流槽的長度為1.5倍波長；和/或

31、所述短路枝節(jié)的長度為1/4波長。

32、本技術(shù)還提供了一種波導天線陣列，包括多個如上所述的波導天線，所述多個波導天線陣列排列、或者放射排列；

33、波導傳輸線，所述波導傳輸線與所述功率分配器網(wǎng)絡的連接端口連接；

34、波導法蘭，所述波導法蘭連接于所述波導傳輸線，所述波導法蘭包括：

35、波導殼體，所述波導殼體具有與電路板對接的底面、和與所述連接端口對接的側(cè)表面；

36、波導連接腔，所述波導連接腔開設于所述波導殼體內(nèi)，且具有貫通至所述側(cè)表面的波導輸出口、和貫通至所述底面的波導輸入口，所述波導輸入口沿著所述第一極化方向或者所述第二極化方向延伸；

37、第二扼流槽，所述第二扼流槽自所述底面向內(nèi)凹進，且環(huán)繞所述波導輸入口；

38、短路枝節(jié)，所述短路枝節(jié)在所述波導輸入口的延伸方向上貼合于所述波導輸入口的兩側(cè)，且所述短路枝節(jié)自所述第二扼流槽凸出于所述底面或者與所述底面平齊；

39、其中，多個所述波導法蘭陣列排列，所述波導法蘭的數(shù)量與所述波導天線的數(shù)量一一對應，且相鄰的兩個波導法蘭的波導輸入口的延伸方向相互垂直。

40、本技術(shù)還提供了一種雷達天線，包括：

41、如上所述的波導天線陣列；

42、電路板，所述電路板與所述波導法蘭接觸連接；或

43、所述波導法蘭與所述電路板形成間距小于等于第一閾值的非接觸連接。

44、本技術(shù)還提供了一種波導法蘭，包括：

45、波導殼體，所述波導殼體具有與電路板對接的底面、和與所述底面相接的側(cè)表面；

46、波導連接腔，所述波導連接腔開設于所述波導殼體內(nèi)，且具有貫通至所述側(cè)表面的波導輸出口、和貫通至所述底面的波導輸入口，所述波導輸入口沿著所述第一極化方向或者所述第二極化方向延伸；

47、第二扼流槽，所述第二扼流槽自所述底面向內(nèi)凹進，且環(huán)繞所述波導輸入口；

48、短路枝節(jié)，所述短路枝節(jié)在所述波導輸入口的延伸方向上貼合于所述波導輸入口的兩側(cè)。

49、在一個實施例中，所述短路枝節(jié)自所述第二扼流槽凸出于所述底面或者與所述底面平齊。

50、在一個實施例中，所述波導法蘭與所述電路板接觸連接；或

51、所述波導法蘭與所述電路板形成間距小于等于第一閾值的非接觸連接，所述第一閾值為0.2mm。

52、在一個實施例中，所述波導殼體包括上波導殼體和下波導殼體；

53、所述波導連接腔包括相互拼合的上波導連接腔和下波導連接腔，所述上波導連接腔自所述上波導殼體的下表面向內(nèi)凹進，所述上波導連接腔自所述下波導殼體的上表面向內(nèi)凹進。

54、在一個實施例中，所述第二扼流槽的周長為1.5倍波長。

55、本技術(shù)還提供了一種波導天線陣列，包括：波導法蘭，所述波導法蘭包括：

56、波導殼體，所述波導殼體具有與電路板對接的底面、和與所述底面相接的側(cè)表面；

57、波導連接腔，所述波導連接腔開設于所述波導殼體內(nèi)，且具有貫通至所述側(cè)表面的波導輸出口、和貫通至所述底面的波導輸入口，所述波導輸入口沿著所述第一極化方向或者所述第二極化方向延伸；

58、第二扼流槽，所述第二扼流槽自所述底面向內(nèi)凹進，且環(huán)繞所述波導輸入口；

59、短路枝節(jié)，所述短路枝節(jié)在所述波導輸入口的延伸方向上貼合于所述波導輸入口的兩側(cè)。

60、在一個實施例中，所述短路枝節(jié)自所述第二扼流槽凸出于所述底面或者與所述底面平齊。

61、在一個實施例中，所述波導法蘭與所述電路板接觸連接；或

62、所述波導法蘭與所述電路板形成間距小于等于第一閾值的非接觸連接，所述第一閾值為0.2mm。

63、在一個實施例中，所述波導殼體包括上波導殼體和下波導殼體；

64、所述波導連接腔包括相互拼合的上波導連接腔和下波導連接腔，所述上波導連接腔自所述上波導殼體的下表面向內(nèi)凹進，所述上波導連接腔自所述下波導殼體的上表面向內(nèi)凹進。

65、在一個實施例中，包括波導天線，所述波導天線包括：

66、金屬體，所述金屬體的頂面沿水平方向延伸；

67、功率分配器網(wǎng)絡，所述功率分配器網(wǎng)絡開設于所述金屬體內(nèi)，且包括多個功率分配器支路，每個功率分配器支路沿著所述水平方向彎折延伸，每個功率分配器支路的末端形成第一極化方向；

68、天線單元，所述天線單元自所述金屬體內(nèi)、沿著垂直于所述水平方向的法向方向延伸至所述金屬體的頂面，所述天線單元經(jīng)由極化方向轉(zhuǎn)接單元一一對應地連接于所述功率分配器支路的末端；

69、其中，所述極化方向轉(zhuǎn)接單元將自天線單元出射的極化方向配置為與所述第一極化方向垂直的第二極化方向，多個所述天線單元沿著所述第一極化方向間隔排列。

70、在一個實施例中，所述波導天線包括：

71、多個第一扼流槽，所述第一扼流槽自所述金屬體的頂面向內(nèi)凹進，且在所述法向方向上與所述功率分配器網(wǎng)絡間隔；

72、其中，每個所述第一扼流槽沿著所述第一極化方向延伸，所述第一扼流槽的長度覆蓋所有天線單元。

73、在一個實施例中，所述天線單元包括：

74、天線端口，所述天線端口與所述極化方向轉(zhuǎn)接單元相接，且沿著所述法向方向延伸；

75、天線張口，所述天線張口自所述天線端口逐漸外擴地延伸至所述金屬體的頂面，以自所述金屬體的頂面形成尺寸大于等于所述天線端口的開口。

76、在一個實施例中，所述天線端口具有矩形的橫截面，

77、所述天線張口經(jīng)由與所述法向方向形成銳角夾角的開口張角，將所述開口配置為：

78、所述開口的長邊沿著所述第一極化方向延伸；或

79、所述開口的長邊沿著所述第二極化方向延伸。

80、在一個實施例中，所述功率分配器網(wǎng)絡包括：

81、第一功率分配器支路，所述第一功率分配器支路具有與波導傳輸線連接的連接端口；

82、至少一個第二功率分配器支路，所述第二功率分配器支路與所述第一功率分配器支路連接，且在所述第一極化方向上排列于所述第一功率分配器支路的一側(cè)或兩側(cè)；

83、所述波導法蘭的側(cè)表面與所述連接端口對接。

84、在一個實施例中，所述功率分配器支路包括：

85、第一阻抗匹配結(jié)構(gòu)，所述第一阻抗匹配結(jié)構(gòu)沿著所述水平方向彎折；和/或

86、第二阻抗匹配結(jié)構(gòu)，所述第二阻抗匹配結(jié)構(gòu)沿著所述法向方向凸出或凹進，所述功率分配器支路經(jīng)由所述第二阻抗匹配結(jié)構(gòu)連接于所述極化方向轉(zhuǎn)接單元。

87、在相關技術(shù)中，為了實現(xiàn)低剖面的設計，受限于天線形式而無法實現(xiàn)天線極化方向的任意轉(zhuǎn)換，因為通常需要通過先轉(zhuǎn)換為法向方向、再轉(zhuǎn)換為水平方向的轉(zhuǎn)換方式而實現(xiàn)，這樣在水平方向上和法向法向上都需要占用空間，因此無法滿足低剖面的要求。

88、而在本示例中，功率分配器網(wǎng)絡20在水平方向內(nèi)延伸，且每個功率分配器支路201沿著水平方向彎折延伸，為了通過在水平方向上彎折的功率分配器網(wǎng)絡20實現(xiàn)任意極化方向的設置，在本示例中，天線單元30經(jīng)由極化方向轉(zhuǎn)接單元40一一對應地連接于功率分配器支路201的末端，每個功率分配器支路201無需產(chǎn)生法向方向的彎折分量，由此可大幅減小波導天線在法向方向上的高度，從而在滿足極化方向轉(zhuǎn)換的同時實現(xiàn)了低剖面的要求。而通過沿著法向方向延伸的天線單元30可直接地實現(xiàn)電磁波的傳播方向的轉(zhuǎn)向，從而使得自功率分配器網(wǎng)絡20輸入的電磁波直接地經(jīng)由天線單元30自金屬體10的頂面沿著法向方向出射。

89、進一步地，為了通過在水平方向上彎折的功率分配器網(wǎng)絡20實現(xiàn)任意極化方向的設置，在本示例中，天線單元30經(jīng)由極化方向轉(zhuǎn)接單元40一一對應地連接于功率分配器支路201的末端，以將功率分配器支路201的末端處的第一極化方向轉(zhuǎn)換成垂直的第二極化方向。

90、由此可見，本技術(shù)的實施例提供一種波導天線、波導天線陣列和雷達天線，其通過天線單元的方向和極化方向轉(zhuǎn)接單元實現(xiàn)了任意線極化形式的電磁波輻射，同時降低了剖面尺寸，實現(xiàn)了一種低剖面波導天線。