波紋喇叭饋源領(lǐng)域?qū)＠暾垹顩r綜述

戚海洋 高勝凱 陳偉

【摘要】 本文介紹了波紋喇叭饋源的技術(shù)背景，闡述了波紋喇叭饋源裝置的全球發(fā)展趨勢，介紹了波紋喇叭饋源技術(shù)在國內(nèi)外的專利申請分布統(tǒng)計，分析了該領(lǐng)域國內(nèi)外的相關(guān)重要專利的研究發(fā)展技術(shù)劃分，從技術(shù)劃分角度出發(fā)概覽波紋喇叭饋源技術(shù)的發(fā)展脈絡(luò)。

【關(guān)鍵詞】 波紋喇叭 專利 技術(shù)路線

一、引言

當(dāng)前，反射面天線在通信、雷達和射電天文等方面有著其他天線所不具有的獨特的優(yōu)點，得到廣泛的應(yīng)用。波紋喇叭饋源是一種重要的反射面天線饋源類型。波紋喇叭饋源天線多用于通信中，在整個天饋系統(tǒng)中，饋源的性能直接影響著被照射天線的總體性能。

具有優(yōu)良性能的饋源喇叭是影響通信質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，這也促進了近年來與之相關(guān)的波紋喇叭饋源相關(guān)專利申請量的提升。

二、波紋喇叭饋源的國內(nèi)外相關(guān)統(tǒng)計

波紋喇叭饋源技術(shù)在微波天線領(lǐng)域中的IPC分類號為HOIQ13/00，據(jù)統(tǒng)計波紋喇叭饋源裝置專利申請的全球發(fā)展趨勢為在1970年至2014年間在全球范圍內(nèi)的專利申請量為326項，其中中國申請的專利為76項，占全球申請量23.3%，國外專利申請為280項，占全球申請量的76.7%。

波紋喇叭饋源技術(shù)發(fā)展至今，中國在相關(guān)方面的專利申請量已經(jīng)位居全球第2。

國內(nèi)在波紋喇叭天線領(lǐng)域的研究主要集中在高校和研究所，主要申請人都有中國電子科技集團公司第五十四、三十八研究所、西安無線電技術(shù)研究所、華南理工大學(xué)、電子科技大學(xué)等。

三、波紋喇叭專利發(fā)展技術(shù)演進路線

美國、德國和法國等歐美國家是全球最早進行波紋喇叭饋源研究的一些國家，1971年，美國的PETERS LEONJR（ US3631502A）提出的原始基于矩形波導(dǎo)張口的波紋喇叭，在喇叭的上下兩側(cè)設(shè)置槽狀結(jié)構(gòu)；1972年，德國人（DE2155066A1）提出了在基于圓波導(dǎo)的圓錐形喇叭內(nèi)設(shè)置螺旋形波紋槽。

1982年，DE2930932公開的介質(zhì)填充部分波紋槽喇叭天線，1983年，GB2105914公開的低損耗介質(zhì)與覆蓋銅層形成輕便型錐形波紋喇叭，1985年日本專利JPS60236505A公開的薄金屬層上開槽喇叭饋源，1991年，JPH03153108公開的利用多槽深波紋饋源實現(xiàn)多頻。

2001年SE9903782公開了利用陶瓷等復(fù)合材料制作低成本喇叭饋源，2004年FR2845526公開了合成泡沫材料表面金屬化制作的喇叭饋源，2005年US2005083241公開了饋源內(nèi)部使用頻率選擇結(jié)構(gòu)。

國內(nèi)較早提出申請的是機械電子工業(yè)部石家莊第五十四研究所（即后來的中國電子科技集團第五十四研究所），也是國內(nèi)在該領(lǐng)域重要的申請人，其在1991年提出的申請，提出了具備光壁過渡段、模轉(zhuǎn)換段、張角頻率變換段、輻射段等部分的寬頻帶高性能波紋喇叭。

成都星海電子研究所在1997年提出一種三段式多模變張角喇叭，實現(xiàn)多模接收。這些都是國內(nèi)較早涉及該領(lǐng)域的一些重要申請。

信息產(chǎn)業(yè)部電子第五十四研究所（即后來的中國電子科技集團第五十四研究所）在2001年，提出的一種改善偏置拋物面天線交叉極化特性的波紋喇叭饋源。2001年五十四所提出一種高性能寬頻帶雙槽深波紋喇叭饋源。此外還有雙槽波紋結(jié)構(gòu)，2013年五十四所提出了一種雙槽深三頻段差模耦合饋源及其設(shè)計方法。

近年來的隨著各種超材料、特殊材料的興起，基于低成本以及制作簡易的需要，以深圳光啟高等理工研究院（深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司）為代表的超材料喇叭天線（例如CN103036030A等）異軍突起，其采用在喇叭天線內(nèi)設(shè)置超材料介質(zhì)或者在喇叭天線前方設(shè)置超材料面板進行折射轉(zhuǎn)換，有效降低了制作難度和制作成本。

從其技術(shù)發(fā)展的脈絡(luò)來看，主要以下個方面對技術(shù)進行了逐漸的改進和劃分：

（1）為追求對稱波形，從方錐形向圓錐形波紋喇叭的發(fā)展，

（2）對不同模式信號的整合處理，抑制旁、后瓣的處理，

（3）對高次模信號的抑制以及低交叉極化的需要，

（4）多個頻段、模段之間的合并與隔離技術(shù)，

（5）低成本、簡易操作、輕重量、微型化的發(fā)展需要，

（6）特殊材料發(fā)展帶來的進一步變化。

四、小結(jié)

整體來看，中國的相關(guān)研究開始興起，國際相關(guān)技術(shù)也發(fā)展較為成熟，該領(lǐng)域的發(fā)展路線更為細化，隨著新材料、新需要的提出，中國的院校研究所開始跨入該領(lǐng)域并快速的有所建樹，更多新方案、新材料被提出，目前已經(jīng)成為國際相關(guān)研究領(lǐng)域的中堅力量。從技術(shù)發(fā)展的路線來看，當(dāng)前以及將來一段時間內(nèi)，隨著新材料（如特異材料meta-material，復(fù)合陶瓷，特種泡沫，人造結(jié)構(gòu)）以及輕便化、微型化的迅速發(fā)展，這些交叉領(lǐng)域會長時間成為波紋喇叭天線研究的熱點。