[發(fā)明專利]X波段介質(zhì)喇叭天線

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• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108134205A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發(fā)明（設計）人: 蔣琪;鮑遠頂;段耀鐸;何旺;辛文莉
• 申請（專利權(quán)）人: 上海航天電子有限公司;上海科學儀器廠
• 主分類號: H01Q13/02
• 分類號: H01Q13/02;H01Q15/24;H01Q1/50
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 余岢

本發(fā)明提供了一種X波段介質(zhì)喇叭天線，包括極化片、填充介質(zhì)、倒L形探針、芯套、饋電結(jié)構(gòu)和金屬殼體。所述極化片固定于所述填充介質(zhì)頂部的凹槽內(nèi)，二者頂部齊平；所述填充介質(zhì)下端矩形結(jié)構(gòu)挖有“一”字裂縫，將所述倒L形探針置于該縫中；所述芯套為空心圓柱體介質(zhì)，套于所述倒L形探針外部，其頂端與所述填充介質(zhì)底部齊平；所述饋電結(jié)構(gòu)為圓柱形金屬殼體，其內(nèi)部呈空心臺階狀，其上端與所述芯套下端較細部分實現(xiàn)緊配，其底部與所述倒L形探針最細部分共同組成饋電端口；所述極化片、填充介質(zhì)、倒L形探針、芯套、饋電結(jié)構(gòu)均置于所述金屬殼體內(nèi)，且所述填充介質(zhì)、芯套與所述金屬殼體內(nèi)部實現(xiàn)緊配，所述倒L形探針與所述金屬殼體共圓心，通過底部饋電。

技術領域

本發(fā)明屬于天線技術領域，其主要應用于X波段星載天線系統(tǒng)或大型相控陣天線中，對所關注的目標或者區(qū)域進行信號的接收或者發(fā)送。

背景技術

在深空通信中，衛(wèi)星天線系統(tǒng)接收發(fā)射的信號往往是以電磁波形式進行傳播，天線發(fā)揮的作用至關重要。隨著星載天線的飛躍式發(fā)展，對天線多功能、多波段、遠距離、高功率的等性能要求越來越高。以衛(wèi)星為平臺的相控陣天線具有高增益、作用距離遠、波束快速掃描、波束形變快捷和多波束等特點，滿足衛(wèi)星通信系統(tǒng)裝備的性能要求，應用越來越廣泛。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)的天線通常采用圓極化天線以接收各個極化方向的電磁波，其常規(guī)天線形式有微帶天線、螺旋天線和十字陣子天線等；相控陣天線中為方便大規(guī)模集成，對天線單元形式提出更高的要求，微帶天線以其低剖面、體積小、重量輕等優(yōu)勢應用更為廣泛。但是，微帶天線作為衛(wèi)星通信平臺常用天線，其本身仍然存在一定劣勢。微帶天線的工作頻帶窄，其相對帶寬只有1%~7%，尤其對于圓極化微帶天線，其滿足應用需求的軸比帶寬更窄，無法適用一些寬帶系統(tǒng)。另外，由于加工存在誤差，為使微帶天線滿足工作頻帶要求，通常會對實際加工的微帶貼片性能進行多次摸索并調(diào)整，尤其是X波段或更高頻段的微帶天線，這對于天線設計尤其是大型陣列來說無疑增加了巨大的工作量和成本。再者，微帶天線陣面通常均采用陣面整體加工和安裝方式，若天線單元出現(xiàn)故障需要替換時，需陣面整體替換，造成浪費。螺旋天線也常應用于X波段星載天線系統(tǒng)中，雖然其具有較寬的工作帶寬和較好的圓極化性能，但其包絡尺寸一般較大，高度甚至達到3倍工作波長，會占用衛(wèi)星空間安裝資源，更不適用于陣列天線中。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，需研究出其它天線形式，替代上述天線類型，并能更好的應用于相控陣天線中，具有深遠意義。本發(fā)明中所涉及的天線主要應用于X波段星載天線系統(tǒng)和大型相控陣天線系統(tǒng)，克服現(xiàn)有技術的不足，相比微帶天線，具有寬的工作帶寬和更優(yōu)的圓極化性能，用于陣列天線中，安裝使用更為靈活，更便于天線排列組陣。相比螺旋天線，該天線尺寸小、重量輕，更適用于相控陣系統(tǒng)中。

本發(fā)明所涉及的X波段介質(zhì)喇叭天線共包括五個組成部分：極化片（1）、填充介質(zhì)（2）、倒L形探針（3）、芯套（4）、饋電結(jié)構(gòu)（5）和金屬殼體（6）。

所述極化片（1）固定于所述填充介質(zhì)（2）頂部的凹槽內(nèi)，二者頂部齊平。所述填充介質(zhì)（2）下端矩形結(jié)構(gòu)挖有“一”字裂縫，將所述倒L形探針（3）置于該縫中。所述芯套（4）為空心圓柱體介質(zhì)，套于所述倒L形探針（3）外部，其頂端與所述填充介質(zhì)（2）底部齊平。所述饋電結(jié)構(gòu)（5）為圓柱形金屬殼體，其內(nèi)部呈空心臺階狀，其上端與所述芯套（4）下端較細部分實現(xiàn)緊配，其底部與所述倒L形探針（3）最細部分共同組成饋電端口。

所述極化片（1）、填充介質(zhì)（2）、倒L形探針（3）、芯套（4）、饋電結(jié)構(gòu)（5）均置于所述金屬殼體（6）內(nèi)，且所述填充介質(zhì)（2）、芯套（4）與所述金屬殼體（6）內(nèi)部實現(xiàn)緊配，所述倒L形探針（3）與所述金屬殼體（5）共圓心，通過底部饋電。

本發(fā)明所設計的X波段介質(zhì)喇叭天線通過底部中心同軸饋電，經(jīng)過一段倒L形探針實現(xiàn)“同軸——矩形波導”變換，再利用矩形波導激勵圓形喇叭天線口徑中的電磁場從而使其向自由空間輻射。由于該天線為波導結(jié)構(gòu)，因此該天線可實現(xiàn)較寬的工作帶寬。