[發明專利]一種波導型的W波段圓極化喇叭天線

有效

• 申請號: 201410311751.5
• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN104064875A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 彭樹生;許建中;范嬌嬌;吳禮;肖澤龍
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H01Q13/02
• 分類號: H01Q13/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

技術領域

本發明涉及一種喇叭天線，特別是一種波導型的W波段圓極化喇叭天線。

背景技術

20世紀50年代以后，隨著衛星通信、遙感遙測技術的發展、雷達應用范圍的擴大，以及高速目標在各種極化方式和氣候條件下跟蹤測量的需要，單一極化方式已經很難滿足電氣設備的要求。這些新的應用對天線提出了一系列新的課題，要求天線具有高增益、高分辨率、寬頻帶和圓極化。隨著對圓極化天線研究的深入，圓極化天線所具有的可以抗云、雨的干擾、可以干擾和偵察敵方的各種線極化和橢圓極化波、可以消除由電離層法拉第旋轉效應引起的極化畸變的影響等等優點，讓其在衛星通信、遙控、遙測技術以及雷達的應用中顯得尤為重要。

眾所周知，進入21世紀以來，隨著國內電子技術和工藝水平的提高，國內微波和毫米波技術得到長足的進展，毫米波在國防上的應用是一件積極和重要的課題，在諸多應用中就需要解決毫米波圓極化天線的問題。在微波波段，常見的圓極化波的產生有以下幾種方法：(1)直接產生法：依靠天線本身的結構產生圓極化波，譬如螺旋天線；(2)線-圓極化轉換器法：依靠微波元器件形成圓極化波，然后饋入輻射器輻射出圓極化波，如各種具有圓極化器結構的圓極化天線；(3)雙線極化正交激勵法：依靠兩個幅度相等、相位相差90°的線極化去激勵天線，得到圓極化波，典型的有各種多饋微帶圓極化天線。

這些方法當應用到毫米波波段時，如到W波段，卻有著各種不足。比如，對螺旋天線而言，頻率越高，波長越短，螺旋天線的尺寸也相應的變小，與此同時，線圈之間的耦合效應加劇，嚴重影響天線的性能；而各類微帶天線由于自身的一些缺點，如頻帶窄，增益不大，高性能天線饋電網絡復雜、理想的極化很難實現，一般都會發生一定程度的畸變等，這些問題在頻率較高情況下，影響更大；而其他一些已有的波導型圓極化天線，在W波段由于尺寸的減小，加工難度加大，所以很難應用。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于提供一種波導型的W波段圓極化喇叭天線。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種波導型的W波段圓極化喇叭天線，包括依次連接的圓波導輻射器、輸出阻抗匹配波導、圓波導極化器、輸入阻抗匹配波導、矩圓過渡波導和矩形波導，上述各組成部分同軸設置且內腔平滑過渡；其中圓波導極化器的圓波導內腔包括兩個相互平行的平面，該平面與圓波導極化器的中心軸平行，該內腔平面還與矩形波導的內腔平面呈45°角；輸出阻抗匹配波導和輸入阻抗匹配波導的結構相同并對稱設置在圓波導極化器的兩端，輸出阻抗匹配波導包括兩部分，其中一部分為圓波導，另一部分波導的內腔包括兩個斜面，該兩個斜面的延長面交線與輸出阻抗匹配波導的中心軸垂直相交，輸出阻抗匹配波導的圓波導與圓波導輻射器相連接，輸入阻抗匹配波導的圓波導與矩圓過渡波導相接。

所述圓波導輻射器的輻射端為喇叭形狀。

所述圓波導極化器的材料為鋁、銅或者金，該圓波導極化器的長度為6.4±0.5mm，口徑為2.3±0.01mm，對稱面的間距為1.96mm。

所述輸出阻抗匹配波導的高度為1.6±0.1mm，內腔斜面高度為1.3±0.1mm。

本發明的工作原理是：在矩形波導傳輸主模TE₁₀，采用矩圓轉換波導，變成圓波導中的主模TE₁₁，由輸入阻抗匹配波導輸入到圓極化器，在圓極化器中分解為兩個相互垂直的電場分量E1和E2，這兩個相互垂直的分量通過圓極化器產生不同大小的相移，設計極化器的參數，保證這兩個分量通過極化器后的相位差為90°，然后合成為圓極化波，通過輸出阻抗匹配波導傳輸到圓波導輻射器，由圓波導輻射器輻射出去。電磁波的極化轉換在圓波導極化器完成，在極化器兩端有輸入輸出匹配波導進行過渡，完成阻抗的匹配。通過調節圓波導輻射器的口徑控制天線輻射波束寬度。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：1)本發明通過引入圓波導圓極化器和阻抗匹配過過渡，實現將饋入的線極化波轉換為圓極化波，然后通過喇叭輻射出去；或將喇叭接收到的圓極化波轉化為線極化波；2)本發明中的圓波導極化器結構精簡，易于加工，線極化波在圓極化器中分解為兩個相互垂直的電場分量E1和E2，這兩個相互垂直的分量通過圓極化器產生不同大小的相移，設計極化器的參數，保證這兩個分量通過極化器后的相位差為90°，然后合成為圓極化波。3)在圓極化器兩端加入阻抗匹配波導，實現輸入輸出阻抗的匹配，降低天線的駐波，改善天線的帶寬。4)圓波導輻射器改進為喇叭形狀，增加喇叭的輻射口面，提高天線增益。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明