波纹喇叭馈源领域专利申请状况综述

戚海洋 高胜凯 陈伟

【摘要】 本文介绍了波纹喇叭馈源的技术背景，阐述了波纹喇叭馈源装置的全球发展趋势，介绍了波纹喇叭馈源技术在国内外的专利申请分布统计，分析了该领域国内外的相关重要专利的研究发展技术划分，从技术划分角度出发概览波纹喇叭馈源技术的发展脉络。

【关键词】 波纹喇叭 专利 技术路线

一、引言

当前，反射面天线在通信、雷达和射电天文等方面有着其他天线所不具有的独特的优点，得到广泛的应用。波纹喇叭馈源是一种重要的反射面天线馈源类型。波纹喇叭馈源天线多用于通信中，在整个天馈系统中，馈源的性能直接影响着被照射天线的总体性能。

具有优良性能的馈源喇叭是影响通信质量的关键因素之一，这也促进了近年来与之相关的波纹喇叭馈源相关专利申请量的提升。

二、波纹喇叭馈源的国内外相关统计

波纹喇叭馈源技术在微波天线领域中的IPC分类号为HOIQ13/00，据统计波纹喇叭馈源装置专利申请的全球发展趋势为在1970年至2014年间在全球范围内的专利申请量为326项，其中中国申请的专利为76项，占全球申请量23.3%，国外专利申请为280项，占全球申请量的76.7%。

波纹喇叭馈源技术发展至今，中国在相关方面的专利申请量已经位居全球第2。

国内在波纹喇叭天线领域的研究主要集中在高校和研究所，主要申请人都有中国电子科技集团公司第五十四、三十八研究所、西安无线电技术研究所、华南理工大学、电子科技大学等。

三、波纹喇叭专利发展技术演进路线

美国、德国和法国等欧美国家是全球最早进行波纹喇叭馈源研究的一些国家，1971年，美国的PETERS LEONJR（ US3631502A）提出的原始基于矩形波导张口的波纹喇叭，在喇叭的上下两侧设置槽状结构；1972年，德国人（DE2155066A1）提出了在基于圆波导的圆锥形喇叭内设置螺旋形波纹槽。

1982年，DE2930932公开的介质填充部分波纹槽喇叭天线，1983年，GB2105914公开的低损耗介质与覆盖铜层形成轻便型锥形波纹喇叭，1985年日本专利JPS60236505A公开的薄金属层上开槽喇叭馈源，1991年，JPH03153108公开的利用多槽深波纹馈源实现多频。

2001年SE9903782公开了利用陶瓷等复合材料制作低成本喇叭馈源，2004年FR2845526公开了合成泡沫材料表面金属化制作的喇叭馈源，2005年US2005083241公开了馈源内部使用频率选择结构。

国内较早提出申请的是机械电子工业部石家庄第五十四研究所（即后来的中国电子科技集团第五十四研究所），也是国内在该领域重要的申请人，其在1991年提出的申请，提出了具备光壁过渡段、模转换段、张角频率变换段、辐射段等部分的宽频带高性能波纹喇叭。

成都星海电子研究所在1997年提出一种三段式多模变张角喇叭，实现多模接收。这些都是国内较早涉及该领域的一些重要申请。

信息产业部电子第五十四研究所（即后来的中国电子科技集团第五十四研究所）在2001年，提出的一种改善偏置抛物面天线交叉极化特性的波纹喇叭馈源。2001年五十四所提出一种高性能宽频带双槽深波纹喇叭馈源。此外还有双槽波纹结构，2013年五十四所提出了一种双槽深三频段差模耦合馈源及其设计方法。

近年来的随着各种超材料、特殊材料的兴起，基于低成本以及制作简易的需要，以深圳光启高等理工研究院（深圳光启创新技术有限公司）为代表的超材料喇叭天线（例如CN103036030A等）异军突起，其采用在喇叭天线内设置超材料介质或者在喇叭天线前方设置超材料面板进行折射转换，有效降低了制作难度和制作成本。

从其技术发展的脉络来看，主要以下个方面对技术进行了逐渐的改进和划分：

（1）为追求对称波形，从方锥形向圆锥形波纹喇叭的发展，

（2）对不同模式信号的整合处理，抑制旁、后瓣的处理，

（3）对高次模信号的抑制以及低交叉极化的需要，

（4）多个频段、模段之间的合并与隔离技术，

（5）低成本、简易操作、轻重量、微型化的发展需要，

（6）特殊材料发展带来的进一步变化。

四、小结

整体来看，中国的相关研究开始兴起，国际相关技术也发展较为成熟，该领域的发展路线更为细化，随着新材料、新需要的提出，中国的院校研究所开始跨入该领域并快速的有所建树，更多新方案、新材料被提出，目前已经成为国际相关研究领域的中坚力量。从技术发展的路线来看，当前以及将来一段时间内，随着新材料（如特异材料meta-material，复合陶瓷，特种泡沫，人造结构）以及轻便化、微型化的迅速发展，这些交叉领域会长时间成为波纹喇叭天线研究的热点。