[發明專利]一種Ka頻段的平板天線陣列

有效

• 申請號: 201410412631.4
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN104201477B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 史永康;李鵬飛;王奇偉;劉昊
• 申請（專利權）人: 北京遙測技術研究所;航天長征火箭技術有限公司
• 主分類號: H01Q13/02
• 分類號: H01Q13/02;H01Q21/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種Ka頻段的平板天線陣列，可用作Ka頻段衛星通信系統地面端的靜中通、動中通系統前端，屬于微波天線技術領域。

背景技術

目前，應用Ka頻段的衛星通信技術擁有其他頻段不具備的優勢，如相比于傳統的Ku頻段通信衛星，Ka頻段衛星能夠支持的通信節點數量遠遠大于Ku頻段。而且，Ka頻段通信衛星具有4倍于Ku頻段衛星的通信帶寬。工作于K?a頻段的通信衛星采用點波束后，單個點波束能夠覆蓋250km～1000km半徑的區域，能夠提供10～25倍的頻率復用，能夠支持更小巧的終端設備。因此，一顆Ka頻段通信衛星具備相當于20～30顆普通通信衛星的能力。

衛星通信系統的地面端，較為常見的通信系統前端為反射面形式或平板形式。其中，反射面形式的通信前端口徑效率較低，體積較大，副瓣無法控制，遠區旁瓣差。而目前見諸報道的各種形式的平板天線，口徑效率一直較低(65％以下)，體積也比較大，當有圓極化需求時，天線陣列的厚度將更厚。另外，目前應用中的平板天線重量一直是最大的問題，難以克服。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種Ka頻段的平板天線陣列，該天線陣列具有高效率、低剖面、高增益、窄波束、易加工、跨寬頻帶等特點。

本發明的技術解決方案：

一種Ka頻段的平板天線陣列包括：第一層波導功率分配網絡、第二層波導功率分配網絡、喇叭輻射器：其中第一層波導功率分配網絡和第二層波導功率分配網絡由多個波導E面T形結構級聯而成；喇叭輻射器的個數與波導E面T形結構的數量相對應；每個波導E面T形結構有兩個輸出端，喇叭輻射器有兩個輸入端；

喇叭輻射器的兩個波導輸入端分別連接第一層波導功率分配網絡與第二層波導功率分配網絡中波導E面T形結構的輸出端口。

所述喇叭輻射器包括喇叭輻射器端口、喇叭輻射器側壁、喇叭輻射器饋電端口、波導正交模耦合器、第一調諧塊、方波導側壁饋電端口、側壁波導、第二調諧塊、方波導底面饋電端口、彎波導、彎波導調諧塊；

喇叭輻射器端口位于喇叭輻射器側壁的前段；喇叭輻射器饋電端口的一端與喇叭輻射器側壁的后端相連；喇叭輻射器饋電端口的另一端與波導正交模耦合器的一端相連；

第一調諧塊位于波導正交模耦合器內；緊貼在波導正交模耦合器與喇叭輻射器饋電端口相連一端的對側端的內表面以及波導正交模耦合器的側壁內表面；

第一調諧塊所在的波導正交模耦合器的側壁的對側壁與方波導側壁饋電端口的一端相連；波導正交模耦合器與喇叭輻射器饋電端口相連一端的對側端與方波導底面饋電端口的一端相連；

側壁波導與方波導側壁饋電端口的另一端相連用于通過方波導側壁饋電端口為波導正交模耦合器饋電；側壁波導寬邊所在平面平行于波導正交模耦合器的側壁所在平面；

第二調諧塊緊貼在側壁波導與方波導側壁饋電端口相連端的對側端的內表面以及側壁波導輸入端口的對側端的內表面；第二調諧塊長度與側壁直波導的寬邊長度相同；

彎波導為彎折波導；彎波導與方波導底面饋電端口的另一端相連用于通過方波導底面饋電端口為波導正交模耦合器饋電；彎波導窄邊所在的平面與波導正交模耦合器的側壁所在平面垂直；

彎波導調諧塊為立方體結構，緊貼彎波導的彎折處的內表面，彎波導調諧塊底面緊貼彎波導的底面，調諧塊的一頂角與彎波導的一個底角重合。

所述波導E面T形結構包括輸入波導，輸出波導，調諧結構；

輸入波導以一定形式與輸出波導相互連接，并且輸出波導兩端關于輸入波導的中心線對稱；

調諧結構為位于輸出波導表面的凹陷結構，其位于輸出波導與輸入波導連接位置對側的表面上；

每級波導E面T形結構工作在主模模式；所述調諧結構為立方體凹陷結構。

所述輸入波導與輸出波導相互連接的形式分為三種：

(a)所述輸入波導立方體結構，輸入波導與輸出波導垂直連接，并在輸出波導端口的表面添加調諧臺階，調諧臺階位于調諧結構所在的輸出波導表面一側；所述調諧結構的長為波長，高為十分之一波長，寬為輸出波段寬度；所述調諧臺階的寬為輸出波段寬度，高約為十分之一波長；

(b)所述輸入波導為異形結構，其外輪廓線由兩段相互外切的四分之一圓弧連接組成；同時在輸出波導與輸入波導的連接位置加入新的調節結構；所述調諧結構的長約為二分之一波長，高約為十分之一波長，所述調節結構的寬為輸出波段寬度，高約為十分之一波長；