[發明專利]圓極化橢圓波束圓陣列喇叭天線單元

有效

• 申請號: 201610247063.6
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN105789911B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 董宇亮;王正鵬;鄧建華
• 申請（專利權）人: 四川中測微格科技有限公司;電子科技大學
• 主分類號: H01Q15/24
• 分類號: H01Q15/24;H01Q13/02;H01Q15/14
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 梁田

本發明公開了一種圓極化橢圓波束喇叭天線單元，屬于天線領域，具體涉及一種圓極化橢圓波束圓陣列喇叭天線單元，既可以用于接收也可以用于發射無線電波。天線單元包括饋電圓波導、復合喇叭口面、復合喇叭口面外側的口面槽與反射面、以及饋電圓波導到復合喇叭口面的過渡段。本發明的圓極化橢圓波束天線單元，可實現寬邊波束寬度接近90°，同時將窄邊波束寬度壓縮在20°左右，僅用四個單元就可以構成覆蓋360°方位的圓陣列天線；并且在較寬的頻帶范圍內實現寬波束，具有較高的圓極化純度。

技術領域

本發明屬于天線領域，具體涉及一種圓極化橢圓波束圓陣列喇叭天線單元，既可以用于接收也可以用于發射無線電波。

背景技術

微波通信與偵測雷達系統中經常要求天線系統在水平方向全向覆蓋360°，同時在垂直方向采用窄波束以節約能量，采用4個天線單元組成圓陣列是最為經濟的技術形式。但是，系統往往采用6單元或8單元組成圓陣列天線，原因在于：單個天線單元在一定帶寬范圍內實現接近90°的3dB波束寬度難度較大，同時還要求另一個正交方向實現窄波束存在技術上的矛盾，解決難度也很大。

橢圓波束天線為常規天線，目前已經有廣泛的應用。但作為圓陣列天線單元的橢圓波束天線與普通橢圓波束天線有很大不同。首先本專利涉及到的天線單元寬邊波束寬度更寬，要求接近90°，這是目前已知的基于波導結構的橢圓喇叭天線無法達到的，而且該天線具有一定帶寬，不是點頻工作的，相位中心要求比較穩定，以提高測距的精度，普通橢圓波束天線與這個目標相差巨大。本專利還要求天線單元實現圓極化，圓極化的要求實際上是要求天線單元能夠實現雙線極化，而且不同線極化間方向圖差別小，在此之外還要求兩個不同線極化之間主模的相速要小。這對天線單元的設計要求是很高的。

目前國內外文獻中已報道的橢圓波束天線可以歸納為四種，分別是矩形波紋喇叭，橢圓形波紋喇叭，矩形介質加載天線，橢圓介質加載天線。主要應用于地面或衛星的橢圓反射面天線饋源。Erik Lier(E.Lier and C.Stoffels,“Recent advances inelliptical-beamshape horns,”in Proc.1989 IEEE Antennas Propagat.Soc./URSIInt.Symp.,San Jose,CA,1989,pp.1431-1434)等設計了一種介質加載的橢圓喇叭天線，天線的波束較窄，而且應用頻帶很窄。Vokurka(V.J.Vohrka,“Elliptical corrugated hornfor broadcasting satellite antennas,”Electron.Lett.,vol.15,pp.652-654,Sep.27,1979)等設計了一種橢圓波紋喇叭，能夠提供橢圓方向圖，但是方向圖很窄，寬邊窄邊3dB波束寬度均小于35度。Jame(G.L.James,“Primary feeds with wide beamwidths,”Electron.Lett.,vol.14,pp.447-448,Jul.6,1978)等提出了一種通過增大喇叭口面附近金屬反射面的圓波導天線，可以提供較寬的3dB波束寬度，但是該天線的波束為圓對稱波束并且交叉極化較高。這些饋源的共同特點是帶寬窄，波束寬度整體偏窄而且隨頻率變化劇烈。目前已有的橢圓波束天線設計不能實現寬邊的3dB波束寬度接近90°，同時將窄邊的波束寬度壓縮在20°左右，難以滿足四元圓極化陣列天線對橢圓波束天線單元的要求。

發明內容

本發明提出了一種新型圓極化橢圓波束天線單元，可實現寬邊波束寬度接近90°，同時將窄邊波束寬度壓縮在20°左右，適合用于四元圓陣列，并具有易于加工的突出優點。

一種圓極化橢圓波束喇叭天線單元，包括饋電圓波導、復合喇叭口面、復合喇叭口面外側的口面槽與反射面、以及饋電圓波導到復合喇叭口面的過渡段，其特征在于：

所述復合喇叭口面為一個矩形加兩個半圓形的復合口面，兩個半圓形的直邊與矩形的兩個短邊分別重合連接，半圓直徑與矩形短邊長度相等，也與饋電圓波導的直徑相等。