[發明專利]一種寬波束圓波導雙模圓極化天線

無效

• 申請號: 201310168212.6
• 申請日: 2013-05-09
• 公開（公告）號: CN103326135A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 白明;關巍巍;王婧;苗俊剛
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H01Q25/04
• 分類號: H01Q25/04;H01Q13/20
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明屬于毫米波發射天線領域，具體來說，是一種寬波束圓波導雙模圓極化天線。

背景技術

目前能夠實現電場圓極化的毫米波波導天線多采用陣列形式，即采用在波導壁處開縫并將多個單元布置成特定形式的陣列來實現天線的電場圓極化。

但這種能夠實現圓極化的波導縫隙陣列天線的天線單元開縫復雜，陣列面積較大，為陣列天線單元均勻饋電難度較大，而本發明設計的圓極化天線,只需要一個主體輻射單元，結構簡單緊湊，易于加工調試。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出一種寬波束圓波導雙模圓極化天線，采用圓波導腔體結構，通過設計不同的波導饋電結構，在圓波導腔體內分別激勵出兩種電場正交的TE₀₁和TM₀₁電磁場模式，調整饋電結構尺寸使得兩種模式在輻射端口處的相位差滿足90°，從而使該天線實現圓極化，具體為：

本發明寬波束圓波導雙模圓極化天線，包括圓波導天線組合腔體，以及由功率分配器與波導傳輸結構構成的饋電結構；

其中，圓波導天線組合腔體包括圓波導腔體A、圓波導腔體B、圓臺波導腔體、上部入口波導與下部入口波導；所述圓波導腔體A底部與圓臺波導腔體下底面匹配連通；圓臺波導腔體上底面與圓波導腔體B頂面匹配連通；圓波導腔體A頂面作為天線輻射口，圓波導腔體B底面密閉；上部輸入波導的輸出端向下傾斜，與圓波導腔體A側壁相連并與圓波導腔體A內部連通；下部輸入波導的輸入端與圓波導腔體B的側壁相連并與圓波導腔體B內部連通；

所述功率分配器用來將輸入電磁波進行等分分配后進行傳輸；功率分配器的兩個輸出波導口分別通過波導傳輸結構A與波導傳輸結構B與圓波導天線組合腔體中的上部輸入波導和下部輸入波導連通；

通過上述結構，電磁波由功分器等分為兩路后，一路通過波導傳輸結構A進入到圓波導腔體A內，激勵出TE₁₁，TM₀₁，TE₂₁，TM₁₁和TE₀₁六種電磁場模式；另一路通過波導傳輸結構B進入到圓波導腔體B內，激勵出TE₁₁模式和2階TM₀₁模式，并通過圓波導腔體B底部反射消除TE₁₁模式；而2階TM₀₁模式的電磁場沿著圓波導腔體B向上傳播，與圓波導腔體A內激勵出的TE₀₁模式相互正交，使得TM₀₁式與TE₀₁模式在天線輻射口處的相位差滿足90°，從而得到具有圓極化形式、波束寬度很寬的輻射天線方向圖。

本發明的優點在于：

1、本發明寬波束圓波導雙模圓極化天線中圓波導天線組合腔體具有傾斜式饋電結構，可有效的激勵出純度較高的所需TE₀₁模式，同時抑制了其他5種干擾模式，結構簡單易于實現；

2、本發明寬波束圓波導雙模圓極化天線中圓波導天線組合腔體還具有直接饋電結構，可以有效的激勵出純度很高的所需TM₀₁模式，同時采用底部反射波相消的辦法有效抑制了TE₁₁模式的干擾，結構簡單易于加工；

3、本發明寬波束圓波導雙模圓極化天線將兩種不同模式的激勵結構利用圓臺型波導連接起來，從而實現圓極化波的目的，結構簡單緊湊，實用性強。

附圖說明

圖1為本發明寬波束圓波導雙模圓極化天線的整體結構示意圖；

圖2為本發明寬波束圓波導雙模圓極化天線中功率分配器結構正視示意圖；

圖3為本發明寬波束圓波導雙模圓極化天線中功率分配器結構俯視示意圖；

圖4為本發明寬波束圓波導雙模圓極化天線中上部波導傳輸結構示意圖；

圖5為本發明寬波束圓波導雙模圓極化天線中下部波導傳輸結構示意圖；

圖6為本發明寬波束圓波導雙模圓極化天線中主體圓波導天線組合腔體結構示意圖；

圖7為應用本發明寬波束圓波導雙模圓極化天線的仿真遠場方向圖；

圖8為應用本發明寬波束圓波導雙模圓極化天線的軸比特性仿真結果圖。

圖中：

1-圓波導天線組合腔體??2-功率分配器???????3-波導傳輸結構

101-圓波導腔體A???????102-圓波導腔體B????103-圓臺波導腔體

104-上部輸入波導??????105-下部輸入波導???201-椎體