[發明專利]一種雙頻天線饋電系統及雙頻天線

在審

• 申請號: 201711092016.X
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107910650A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 殷實;江順喜;周方平;梁國春;彭海璐;趙媛媛;項顯
• 申請（專利權）人: 江蘇貝孚德通訊科技股份有限公司
• 主分類號: H01Q13/02
• 分類號: H01Q13/02;H01Q1/50;H01Q5/20;H01Q5/55;H01P5/12
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司11467
• 代理人: 楊楠

技術領域

本發明涉及一種雙頻天線，尤其涉及一種雙頻天線饋電系統。

背景技術

E-band（E頻段）是指頻率收發頻段為71--76GHz/81--86GHz的一段頻譜資源，由于其具有很寬的頻帶寬度，其頻譜資源非常豐富，特別適合用于高速數據傳輸通信系統，因而是目前通信領域的一個熱門的研究方向，成熟的E--band通信系統逐漸應用于商業領域。發展E--band通信系統，則該頻段的天線是必須發展的一個關鍵部件。

如果單獨發展一套E-band系統的天線，勢必會造成天線塔臺的資源更加緊張，增加電磁兼容的難度，而且還會給通信運營商增加額外的塔臺租借費用，增加整個運營的成本和消費者的負擔。若能夠設計一種雙頻天線，將E--band頻段天線和目前點對點通信的常用頻段天線整合為一個天線，將會是一個非常好的選擇。該雙頻天線將兩個頻段的天線合二為一，可以有效提高系統的集成度，降低對塔臺資源的需求，降低運營商的運營費用，是未來微波通信的發展方向。目前包括華為、NEC、愛立信在內的各大通信設備制造商都開展相關E--band雙頻天線方面的研究。

在衛星通信和跟蹤雷達領域有很多雙頻甚至多頻天線的運用實例，例如S波段和Ku波段合用雙頻天線，Ku波段和Ka波段合用雙頻天線等。但是現有雙頻天線最多只工作到Ka頻段，頻率越高對天線設計制造要求越高。目前還沒有任何一款進入實際運用階段的包含E--band頻段的雙頻天線。雙頻天線通常包括主反射面、副反射面、天線罩和饋電系統，而其中的饋電系統的設計往往是關鍵所在。

對于可工作于E—band的雙頻天線而言，其饋電系統的設計難點在于：1、 E--band頻率很高，高于常用的點對點通信頻率的4倍甚至5倍以上，相差如此大的兩個頻段實現合路器非常困難，用常用的雙工器方案，低頻對E—band頻率信號的低通濾波器常規方式無法實現；2、 常用點對點通信的饋電圓波導的直徑尺寸遠大于能夠抑制E--band高次模產生的波導最大尺寸，因此普通圓波導中傳輸E--band頻段信號時必然會激勵起復雜的高次模，高次模的存在會嚴重降低天線饋源的效率，同時會在E—band頻段內形成很多的諧振點，在諧振點處信號完全無法傳輸，形成傳輸零點，在該頻率點處完全無法工作，且過多的高次模還會降低天線輻射方向圖的性能，使其不能達到class-3的標準；3： E--band的頻率非常高，需要很高的設計精度和加工精度，如果采用同軸波導的形式，則內波導導體由于尺寸小，加工精度高，很難在實際的工程應用中實現。

綜上可知，亟需一種可使E-band和常用微波點對點通信頻段共用同一天線的饋電系統，以增加天線的通信容量，降低整個系統的成本。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術不足，提供一種雙頻天線饋電系統，可使E-band或更高頻段和常用微波點對點通信頻段共用同一天線，從而增加天線的通信容量，降低整個系統的成本。

本發明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：

一種雙頻天線饋電系統，包括用于合成高頻段和低頻段信號的雙頻合路器，以及用于輻射高、低頻段信號的雙頻饋源；所述高頻段為E波段或更高頻段；所述雙頻合路器包括公共波導、平衡式正交模耦合器、高頻段輸入圓波導；所述公共波導為與所述低頻段適配的圓波導，其一端通過圓錐形過度波導與所述高頻段輸入圓波導相連接；所述平衡式正交模耦合器用于將水平極化方向的低頻段信號和垂直極化方向的低頻段信號分別等分為兩路，并將這四路信號通過公共波導側壁上兩兩相對的四個端口分別饋入公共波導，兩組相對端口間的兩條連線均經過公共波導的軸線且兩條連線正交，相對的兩個端口饋入同一極化方向的兩路信號；所述雙頻饋源包括與所述低頻段適配的波紋喇叭，該波紋喇叭與公共波導的另一端連接；所述公共波導的腔體中設置有與公共波導同軸的一根兩端均呈圓錐狀逐漸變尖的絕緣電介質棒，該絕緣電介質棒的一端過盈配合地插入所述高頻段輸入圓波導，該絕緣電介質棒的另一端沿所述波紋喇叭的軸線向外延伸至波紋喇叭的喇叭口之外。

優選地，所述絕緣電介質棒的介電常數為3.0～4.5。

優選地，所述波紋喇叭具有至少兩道深度為低頻段信號四分之一波長的波紋。

優選地，所述平衡式正交模耦合器分別通過一個矩形波導H面方向的T型節將水平極化方向的低頻段信號和垂直極化方向的低頻段信號分別等分為兩路。

進一步地，所述T型節的豎向矩形波導的兩側壁在與橫向矩形波導交接處分別向內凹。

根據相同的發明思路還可以得到以下技術方案：