[實用新型]一種耐高溫Ka頻段寬波束收發天線

有效

• 申請號: 201220496956.1
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN202817172U
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 鄭穎;王健;李欣冀;高凱;陳海英
• 申請（專利權）人: 北京航天長征飛行器研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: H01Q1/28
• 分類號: H01Q1/28;H01Q1/52;H01Q13/06;H01Q21/30
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅;高爽

技術領域

本實用新型涉及一種耐高溫Ka頻段寬波束收發天線，特別是涉及一種可用于各種要求天線具有寬波束、收發端口高隔離度的Ka頻段遙測、外測、控制、通信等相關國防領域的耐高溫Ka頻段寬波束收發天線。

背景技術

隨著航空航天測控技術發展和各種超高速飛行器不斷發展，Ka頻段各種設備的使用日益廣泛。為滿足某超高速滑翔飛行器型號需求，研制Ka頻段彈載天線。具體要求為：Ka彈載天線安裝于飛行體表面超厚防熱天線窗下，由于飛行器長時間滑翔于大氣層內，故要求天線本身能夠承受一定的高溫，且具有一定強度。天線為線極化，寬波束增益方向圖。天線能夠同時完成Ka發射和Ka接收的功能，發射和接收均工作于Ka頻段。收發端口共用一個天線窗，兩個端口之間具有較高的隔離度。發射端口的工作頻帶為f₁±150MHz，接收端口的工作頻帶為f₂±150MHz。

以往的傳統彈上天線多為L~C頻段，Ka頻段彈上天線為首次研制。微帶天線為彈上天線最常見的型式，但是由于Ka頻段微波設備電波長很短，只有10mm左右，若使用微帶則由于天線尺寸過小，不便于加工，且高頻段微帶天線的表面波和介質基板損耗等問題會導致能量損耗嚴重，輻射效率不高，無法滿足使用需求。要求天線具有一定結構強度，且在較高溫度（200℃）溫度下，能正常工作，故天線本身材料在高溫狀態下，電特性和結構特性穩定。作為飛行器天線，要求天線尺寸盡量小。同時，Ka頻段設備對加工精度要求較高，故天線型式本身，對加工精度要求不高。

因此亟需提供一種新型的耐高溫Ka頻段寬波束收發天線。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種在高速飛行器載體上，在固定小尺寸天線窗口條件下，實現一種收發共用、高隔離度的耐高溫Ka頻段寬波束收發天線。

為解決上述技術問題，本實用新型一種耐高溫Ka頻段寬波束收發天線，包括天線主體、罩于天線主體之上的天線窗、設置于天線主體之中的接收高頻的第一圓波導和發射低頻的第二圓波導；第一圓波導的上端口為第一圓波導開口，第二圓波導的上端口為第二圓波導開口，第一圓波導開口與第二圓波導開口的水平高度一致；第一圓波導開口與第二圓波導開口周圍各設有3圈金屬扼流槽，扼流槽比圓波導開口輻射面低3mm。

天線主體下表面設有矩圓過渡片，矩圓過渡片上對應第一圓波導與第二圓波導的下端口分別設有兩段式階梯孔，階梯孔緊鄰圓波導的孔段為橢圓形過渡段，階梯孔另一孔段為帶有導角的矩形過渡段。

兩個矩形過渡段的矩形長邊彼此正交。

矩圓過渡片的厚度為4.8mm。

圓波導開口輻射面與天線窗下表面之間保持一定間距。。

第一圓波導、第二圓波導與扼流槽整體加工在同一金屬的天線主體上。

本實用新型采用開口圓波導天線作為Ka天線主體。這種類型天線本身為寬波束方向圖，且對加工精度要求不高。兩個不同尺寸的圓波導對應接收和發射相應頻率。根據頻率計算天線波導口的尺寸，使圓波導口既能保證單模傳輸,又能達到波束寬度和最大增益要求。

本實用新型在波導輻射口處增加3圈扼流槽，扼制多共一天線不同端口之間的相互干擾，增加隔離度。

本實用新型的扼流圈低于波導輻射口3mm，可反射部分波導口輻射能量，優化低仰角方向圖，增加波束寬度。波導口與防熱天線窗下表面之間設有空氣間隙，形成了空氣腔，進行優化以進一步展寬方向圖。

本實用新型的天線饋電口為矩形波導BJ260，采用矩圓過渡形式實現矩形波導到圓波導的模式轉換。為減小天線尺寸和重量，采用了臺階式矩圓過渡匹配片代替傳統的矩圓過渡段。矩圓過渡片厚度約4.8mm，大大小于傳統過渡段50mm的長度。天線兩個端口的矩形波導的矩形長邊為正交方向，保證了兩天線極化正交，增加了端口隔離度。

本實用新型接收、發射天線的圓波導與扼流槽進行整體加工在同一金屬結構體上，作為天線主體，以提高產品的可靠性。整個天線為純金屬結構，在一定高溫狀態下，金屬結構性能和電性能穩定。能夠滿足天線結構強度和耐高溫的要求。天線不同部分安裝、天線在彈體上的安裝、天線饋電端口與饋電波導之間的連接均采用螺釘方式，提高了整個天饋的可靠性。

對天線進行試驗和測試：天線接收、發射端口的駐波帶寬均大于400MHz。天線為線極化，兩端口極化方向正交，隔離度大于50dB。兩個端口方向圖一致性較好，均能夠滿足寬波束方向圖要求，方向圖測試結果為：最大增益在天線法線方向，不小于4dB，法線±60°范圍內天線增益不小于0dB。

附圖說明