[實用新型]Ku頻段圓極化錐狀波束天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520302055.8
• 申請日: 2015-05-11
• 公開（公告）號: CN204632914U
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 方大綱
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇拓元科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q23/00;H01Q1/50
• 代理公司: 北京天平專利商標(biāo)代理有限公司 11239
• 代理人: 繆友菊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于衛(wèi)星通信、偵察雷達(dá)、抗干擾等技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于目標(biāo)跟蹤和探測的Ku頻段圓極化錐狀波束天線。

背景技術(shù)

圓極化波在空間中每一點的場都是等幅旋轉(zhuǎn)場，旋向有左旋、右旋之分。左旋圓極化天線只能輻射或接收左旋圓極化波，右旋圓極化天線只能用來輻射或接收右旋圓極化波。不同物體對電磁波的反射特性與波的極化狀態(tài)有很大關(guān)系，而圓極化波又具有一些獨特的性能，故在衛(wèi)星通信、干擾雷達(dá)、民用大氣遙測雷達(dá)、電子對抗等現(xiàn)代設(shè)備中，愈來愈多地采用了圓極化天線。我們簡要的介紹幾個方面的典型應(yīng)用：

1）干擾敵方天線

線極化波是圓極化波的一種特殊情況，圓極化波是橢圓極化波的一種特殊情況。用發(fā)射圓極化波的干擾系統(tǒng)就可以同時對敵方的線極化波系統(tǒng)、圓極化波系統(tǒng)進(jìn)行干擾。橢圓極化波在原理上也可以同時干擾敵方的線極化波系統(tǒng)、圓極化系統(tǒng)，但是它比圓極化波的極化能量損失要大，所以一般情況下還是選用圓極化波干擾系統(tǒng)。

2）偵察雷達(dá)天線

同干擾天線的原理一樣，采用圓極化天線的偵察系統(tǒng)時，無論敵方發(fā)射的是何種線極化的波，均可收到敵方的信號。如果同時采用雙旋向圓極化天線，就更萬無一失了。

3）在衛(wèi)星及地空通信系統(tǒng)中，地球站與飛行體(如飛機、導(dǎo)彈、衛(wèi)星等)之間或各飛行體之間進(jìn)行通信、遙控遙測和跟蹤時，一方面由于飛行體本身在運動，姿態(tài)可能不斷改變，相應(yīng)的接收和發(fā)射的電磁波的極化方向也會改變；另一方面由于電離層對電波傳播會產(chǎn)生極化畸變和衰落現(xiàn)象(短波通信要靠電離層反射，衛(wèi)星通信要穿過電離層)，因此采用線極化天線難以保證穩(wěn)定而可靠的通信，應(yīng)采用圓極化化天線為宜。目前在新型國際商用衛(wèi)星通信中多采用圓極化技術(shù)，使衛(wèi)星天線能在同一頻率復(fù)用而提高通信容量。

在這些通信系統(tǒng)中，往往兩個通信載體在空間上是成一定的角度，同時載體自身的姿態(tài)也在不斷變化，那么常規(guī)的圓極化天線已不能滿足要求。圓極化錐狀波束天線的方向圖在空間是旋轉(zhuǎn)對稱的且與天線法線方向成一定角度，所以它可以同時解決這兩個問題。

目前實現(xiàn)圓極化錐狀波束天線的方法主要有以下幾種：

1）通過相位相差90度的多個饋電點同時對圓貼片天線的TM_n1模式進(jìn)行激勵，得到圓極化錐狀波束天線；

2）用微擾的方法對圓貼片天線進(jìn)行激勵，同時產(chǎn)生兩個相位差90度的等幅模式，從而產(chǎn)生圓極化錐狀波束；

3）用四個對稱的L型探針進(jìn)行電激勵同時結(jié)合四個對稱的縫隙進(jìn)行磁激勵的方法實現(xiàn)圓極化錐狀波束天線，這種方法需要復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用范圍主要在S波段；

4）用多單元順序排列的方法實現(xiàn)圓極化錐狀波束天線，這種用陣列方法實現(xiàn)的錐狀波束天線圓度比較差、體積比較大、饋電網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜，只在靈活性上具有一定的優(yōu)勢；

5）利用徑向波導(dǎo)十字縫隙來實現(xiàn)圓極化錐狀波束天線；

6）用等效的徑向電流和周向磁環(huán)的方式實現(xiàn)圓極化錐狀波束天線；

這些實現(xiàn)方法普遍存在饋電網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、增益低、圓度差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、抗震性差、適應(yīng)頻段窄等缺點。為了適應(yīng)現(xiàn)代通信與探測系統(tǒng)對天線的要求，就需要設(shè)計一個效率高，結(jié)構(gòu)緊湊、饋電方式簡單、機械性能可靠的圓極化錐狀波束天線。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的單饋圓極化錐狀波束天線，該天線將探針激勵與鉤子結(jié)構(gòu)激勵相結(jié)合，在Ku頻段實現(xiàn)較好的圓極化輻射特性。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的Ku頻段圓極化錐狀波束天線，包括開口圓波導(dǎo)、大同軸波導(dǎo)、設(shè)于開口圓波導(dǎo)和大同軸波導(dǎo)之間的介質(zhì)板、與大同軸波導(dǎo)同軸設(shè)置的小同軸波導(dǎo)以及設(shè)于小同軸波導(dǎo)下側(cè)的矩形波導(dǎo)和SMA接頭；所述開口圓波導(dǎo)、介質(zhì)板和大同軸波導(dǎo)固定連接形成天線的主體輻射結(jié)構(gòu)，所述開口圓波導(dǎo)和大同軸波導(dǎo)均為嚴(yán)格的旋轉(zhuǎn)對稱結(jié)構(gòu)，所述介質(zhì)板的上層中心設(shè)有鉤子結(jié)構(gòu)、鉤子結(jié)構(gòu)外圍設(shè)有一圈金屬化過孔，所述大同軸波導(dǎo)的內(nèi)導(dǎo)體與所述小同軸波導(dǎo)的內(nèi)導(dǎo)體半徑相同且連接在一起形成不同外徑的同軸不連續(xù)性過渡，所述小同軸波導(dǎo)的內(nèi)導(dǎo)體底端伸入至所述矩形波導(dǎo)的波導(dǎo)壁形成同軸至矩形的過渡，所述矩形波導(dǎo)的側(cè)邊與所述SMA接頭連接形成矩形至同軸的過渡，所述SMA接頭的外側(cè)為天線的饋電端口。所述天線利用鉤子結(jié)構(gòu)和大同軸波導(dǎo)同時激勵起空間位置相互垂直、相位差90度、幅度相等的兩個徑向?qū)ΨQ圓波導(dǎo)模式TM₀₁和TE₀₁，從而產(chǎn)生圓極化遠(yuǎn)場錐狀輻射方向圖；圓極化錐狀波束天線利用兩次同軸到矩形波導(dǎo)的轉(zhuǎn)換完成整個天線的饋電。