[發(fā)明專利]高功率埋入式極化轉(zhuǎn)換天線罩

在審

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• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107706526A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李相強(qiáng);周哲;張健穹;劉慶想
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: H01Q1/42
• 分類號: H01Q1/42;H01Q15/24
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務(wù)所(普通合伙)51227
• 代理人: 李順德

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高功率微波技術(shù)領(lǐng)域，特別是高功率微波輻射天線系統(tǒng)，具體涉及一種高功率極化轉(zhuǎn)換天線罩。

背景技術(shù)

極化特性是天線的核心參數(shù)之一，有些實(shí)際應(yīng)用上需要天線同時或分時工作在多種極化狀態(tài)，極化轉(zhuǎn)換器由此產(chǎn)生。極化轉(zhuǎn)換器可以大致分為兩類，一類是在饋源和天線之間添加波導(dǎo)移相器，完成極化轉(zhuǎn)換后饋入天線輻射出線極化波或圓極化波；另一類是不改變饋源輸入，在天線外部添加極化轉(zhuǎn)換器，直接作用于天線輻射方向圖，這類極化轉(zhuǎn)換器通常像一個罩子罩在天線上，又稱為極化轉(zhuǎn)換天線罩。這種外用極化轉(zhuǎn)換器可以在不改變天線饋電系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)情況下，實(shí)現(xiàn)極化轉(zhuǎn)換，可以使天線工作在多種極化狀態(tài)，是天線的重要組成部件。

目前國內(nèi)外報(bào)道的外用極化轉(zhuǎn)換器可大致分為四類：柵條型極化轉(zhuǎn)換器、折線柵型極化轉(zhuǎn)換器、基于超材料的極化轉(zhuǎn)換器以及基于頻率選擇表面(FSS)的極化轉(zhuǎn)換器。其中，折線柵型極化轉(zhuǎn)換器、基于超材料的極化轉(zhuǎn)換器和基于頻率選擇表面(FSS)的極化轉(zhuǎn)換器的研究都是在功率不高條件下。

平板波導(dǎo)對于平行和垂直兩分量有不同傳播常數(shù)，使兩分量產(chǎn)生相位差。采用雙層金屬柵條網(wǎng)級聯(lián)結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)對輸出波的任意極化調(diào)控，將此柵條網(wǎng)置于介質(zhì)窗之前的真空環(huán)境中，可獲得較高的功率容量，但顯著增加了天線系統(tǒng)的體積。

目前報(bào)道的極化轉(zhuǎn)換器研究中顯示，僅有柵條型極化轉(zhuǎn)換器有應(yīng)用于高功率的研究，但是柵條型結(jié)構(gòu)體積大，并且需要另加載介質(zhì)窗以確保柵網(wǎng)處于真空狀態(tài)，顯著增加了天線系統(tǒng)的體積。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供高功率埋入式極化轉(zhuǎn)換天線罩，可以同時起到線-圓極化相互轉(zhuǎn)換和天線罩密封作用適用于高功率條件下微波輻射。具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊和高峰值功率的特點(diǎn)，

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式的一個方面，提供了一種高功率埋入式極化轉(zhuǎn)換天線罩，所述天線罩包括介質(zhì)層和導(dǎo)電層，其特征在于，所述導(dǎo)電層封閉在兩層介質(zhì)層之間，不與外界接觸，以提高天線罩功能容量，所述導(dǎo)電層由導(dǎo)電材料構(gòu)成的圖案組成，所述圖案在平面上的分布具有二維周期性，通過調(diào)整介質(zhì)層參數(shù)和/或圖案參數(shù)實(shí)現(xiàn)極化轉(zhuǎn)換。

進(jìn)一步的，所述介質(zhì)層參數(shù)包括介電常數(shù)和厚度。

進(jìn)一步的，所述圖案參數(shù)包括圖案大小、形狀和周期。

進(jìn)一步的，所述天線為螺旋陣列天線。

進(jìn)一步的，所述介質(zhì)層為3層，所述導(dǎo)電層為2層。

進(jìn)一步的，所述3層介質(zhì)層由相同材料構(gòu)成。

進(jìn)一步的，所述3層介質(zhì)層厚度相同或不同。

進(jìn)一步的，所述2層導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)相同或不同。

進(jìn)一步的，所述圖案為折線，所述折線寬度為w，所述折線高度為h，水平周期為a，垂直周期為b；其中，w、h、a、b均為正數(shù)。

具體的，所述天線工作頻率為8.4GHz。

本發(fā)明的有益效果是：采用埋入式結(jié)構(gòu)，避免金屬層與空氣或真空接觸，有效提高極化轉(zhuǎn)換天線罩功率容量。在天線罩位置實(shí)現(xiàn)極化轉(zhuǎn)換，基本上不會增加天線系統(tǒng)體積，具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊，適用于功率大于等于100MW的高功率條件下圓極化-線極化相互轉(zhuǎn)換的應(yīng)用場景。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的具體實(shí)施方式、示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。

圖1為實(shí)施例1天線罩結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例1天線罩導(dǎo)電層平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實(shí)施例1天線系統(tǒng)反射系數(shù)S11仿真曲線示意圖；

圖4為實(shí)施例1天線系統(tǒng)軸比仿真曲線示意圖；

圖5為實(shí)施例1天線罩頂面場強(qiáng)分布仿真示意圖；

圖6為實(shí)施例1導(dǎo)電層場強(qiáng)分布仿真示意圖；

圖7為實(shí)施例2天線罩結(jié)構(gòu)示意圖。

在附圖中：

11為第一介質(zhì)層；

12為第二介質(zhì)層；

13為第三介質(zhì)層；

15為天線罩頂部

21為第一導(dǎo)電層；

22為第二導(dǎo)電層；

30為天線罩側(cè)壁；

40為天線；

41為天線基座。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的具體實(shí)施方式、實(shí)施例以及其中的特征可以相互組合。現(xiàn)將參考附圖并結(jié)合以下內(nèi)容詳細(xì)說明本發(fā)明。