波紋喇叭饋源領域專利申請狀況綜述

戚海洋 高勝凱 陳偉

【摘要】 本文介紹了波紋喇叭饋源的技術背景，闡述了波紋喇叭饋源裝置的全球發展趨勢，介紹了波紋喇叭饋源技術在國內外的專利申請分布統計，分析了該領域國內外的相關重要專利的研究發展技術劃分，從技術劃分角度出發概覽波紋喇叭饋源技術的發展脈絡。

【關鍵詞】 波紋喇叭 專利 技術路線

一、引言

當前，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點，得到廣泛的應用。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，在整個天饋系統中，饋源的性能直接影響著被照射天線的總體性能。

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

二、波紋喇叭饋源的國內外相關統計

波紋喇叭饋源技術在微波天線領域中的IPC分類號為HOIQ13/00，據統計波紋喇叭饋源裝置專利申請的全球發展趨勢為在1970年至2014年間在全球范圍內的專利申請量為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%。

波紋喇叭饋源技術發展至今，中國在相關方面的專利申請量已經位居全球第2。

國內在波紋喇叭天線領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、西安無線電技術研究所、華南理工大學、電子科技大學等。

三、波紋喇叭專利發展技術演進路線

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張口的波紋喇叭，在喇叭的上下兩側設置槽狀結構；1972年，德國人（DE2155066A1）提出了在基于圓波導的圓錐形喇叭內設置螺旋形波紋槽。

1982年，DE2930932公開的介質填充部分波紋槽喇叭天線，1983年，GB2105914公開的低損耗介質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多頻。

2001年SE9903782公開了利用陶瓷等復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公開了饋源內部使用頻率選擇結構。

國內較早提出申請的是機械電子工業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），也是國內在該領域重要的申請人，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，實現多模接收。這些都是國內較早涉及該領域的一些重要申請。

信息產業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構，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（深圳光啟創新技術有限公司）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設置超材料介質或者在喇叭天線前方設置超材料面板進行折射轉換，有效降低了制作難度和制作成本。

從其技術發展的脈絡來看，主要以下個方面對技術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，

（5）低成本、簡易操作、輕重量、微型化的發展需要，

（6）特殊材料發展帶來的進一步變化。

四、小結

整體來看，中國的相關研究開始興起，國際相關技術也發展較為成熟，該領域的發展路線更為細化，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域并快速的有所建樹，更多新方案、新材料被提出，目前已經成為國際相關研究領域的中堅力量。從技術發展的路線來看，當前以及將來一段時間內，隨著新材料（如特異材料meta-material，復合陶瓷，特種泡沫，人造結構）以及輕便化、微型化的迅速發展，這些交叉領域會長時間成為波紋喇叭天線研究的熱點。