[實用新型]一種雙頻圓極化陣列天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720861134.1
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN206947546U
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋長宏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所
• 主分類號: H01Q21/24
• 分類號: H01Q21/24;H01Q21/00;H01Q15/24;H01Q13/02;H01Q1/50;H01Q1/36
• 代理公司: 河北東尚律師事務(wù)所13124
• 代理人: 王文慶

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種雙頻圓極化陣列天線。

背景技術(shù)

目前在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，要求天線具有高增益、高效率、雙極化等電氣特性，特別是要求收發(fā)頻段間隔較大(1.5-2倍頻左右)，且為圓極化輻射。目前，實現(xiàn)上述性能的天線主要有以下幾種天線形式，但各有優(yōu)缺點：

1、波導(dǎo)縫隙天線。該形式天線是在波導(dǎo)寬邊或窄邊進(jìn)行開縫，通常有行波、駐波兩種陣列形式，但輻射單元縫隙的增益相對較低，通常只有7dB左右，由于為串饋形式，帶寬內(nèi)出現(xiàn)頻掃現(xiàn)象，隨著工作頻率的增高，要求加工精度也越高，需借助較高的焊接工藝加工制造，成品率較低，導(dǎo)致成本較高。

2、微帶貼片天線。該天線形式具有輪廓低、可集成有源器件、可實現(xiàn)輻射單元與網(wǎng)絡(luò)一體化設(shè)計的，但天線的介質(zhì)損耗較大，且存在漏波效應(yīng)，天線單元增益低、饋電網(wǎng)絡(luò)損耗大，不利用實現(xiàn)較高頻段的高增益天線設(shè)計。

3、喇叭陣列陣列天線。該形式的天線通常以角錐喇叭最為輻射器，借助同軸探針波導(dǎo)腔體微擾的方法實現(xiàn)圓極化激勵，該方法實現(xiàn)圓極化激勵結(jié)構(gòu)簡單，效率較高，但饋電網(wǎng)絡(luò)橫向尺寸較大，導(dǎo)致單單元輻射間距較大，寬帶輻射時頻段高端方向圖會出現(xiàn)較高的柵瓣，導(dǎo)致天線口徑效率較大，且此種天線圓極化軸比帶寬相對較窄，通常在10％以內(nèi)。

可見，現(xiàn)有技術(shù)中的天線都存在各種各樣的弊端，具有較大的改進(jìn)空間。

實用新型內(nèi)容

有鑒于此，本實用新型提出一種雙頻圓極化陣列天線，其具有圓極化軸比帶寬寬、輻射效率高、雙圓極化輻射的特點。

基于上述目的，本實用新型提供的技術(shù)方案是：

一種雙頻圓極化陣列天線，其包括四個方型口徑的位于天線最上方的角錐喇叭，角錐喇叭呈2×2陣列形式排布，每個角錐喇叭的下方均設(shè)有一個波導(dǎo)極化器，波導(dǎo)極化器的下方依次設(shè)有右旋極化饋電網(wǎng)絡(luò)、波導(dǎo)過渡段、左旋極化饋電網(wǎng)絡(luò)以及背腔層，波導(dǎo)過渡段的上表面設(shè)有第一溝槽，波導(dǎo)過渡段的下表面均設(shè)有第二溝槽，背腔層的上表面設(shè)置有與第二溝槽同構(gòu)的第三溝槽，第一溝槽構(gòu)成右旋極化饋電網(wǎng)絡(luò)的同軸外導(dǎo)體，第二溝槽和第三溝槽分別構(gòu)成左旋極化饋電網(wǎng)絡(luò)的同軸外導(dǎo)體。

可選的，波導(dǎo)極化器為方波導(dǎo)內(nèi)部嵌入階梯隔片的極化器形式，波導(dǎo)極化器的方形波導(dǎo)口的一端與角錐喇叭的底部饋接，另一端被階梯隔片分隔為左旋矩形波導(dǎo)口和右旋矩形波導(dǎo)口，左旋矩形波導(dǎo)口饋入波導(dǎo)過渡段，右旋矩形波導(dǎo)口饋入右旋極化饋電網(wǎng)。

可選的，左旋極化饋電網(wǎng)絡(luò)的饋線和右旋極化饋電網(wǎng)絡(luò)的饋線均為印制板敷銅結(jié)構(gòu)，左旋極化饋電網(wǎng)絡(luò)的饋線饋入波導(dǎo)過渡段，右旋極化饋電網(wǎng)絡(luò)的饋線饋入波導(dǎo)極化器的矩形波導(dǎo)口。

從上面的敘述可以看出，本實用新型技術(shù)方案的有益效果在于：

本實用新型由角錐喇叭、波導(dǎo)極化器、左右旋極化饋電網(wǎng)絡(luò)、波導(dǎo)過渡段、背腔構(gòu)成，能在寬頻帶內(nèi)產(chǎn)生高質(zhì)量的定向波束，收發(fā)頻段間隔大于1.5個倍頻，單頻段軸比帶寬大于15％，輻射效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。

本實用新型可作為大型陣列天線的子陣單元，整個天線結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，同時可以實現(xiàn)天線與網(wǎng)絡(luò)的一體化設(shè)計。該陣列天線包括四個角錐喇叭單元呈2×2排列，同樣與其一一對應(yīng)有四個波導(dǎo)極化器位于角錐喇叭下方；為了方便與饋電網(wǎng)絡(luò)的排布，左右旋極化饋電網(wǎng)絡(luò)可以采用印制板加工工藝，加工精度較高，且占用物理空間較小，易于陣元小間距設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)天線陣列的高增益、低副瓣、高效率。

附圖說明

為了更加清楚地描述本專利，下面提供一幅或多幅附圖，這些附圖旨在對本專利的背景技術(shù)、技術(shù)原理和/或某些具體實施方案做出輔助說明。需要注意的是，這些附圖可以給出也可以不給出一些在本專利文字部分已有描述且屬于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知常識的具體細(xì)節(jié)；并且，因為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員完全可以結(jié)合本專利已公開的文字內(nèi)容和/或附圖內(nèi)容，在不付出任何創(chuàng)造性勞動的情況下設(shè)計出更多的附圖，因此下面這些附圖可以涵蓋也可以不涵蓋本專利文字部分所敘述的所有技術(shù)方案。此外，這些附圖的具體內(nèi)涵需要結(jié)合本專利的文字內(nèi)容予以確定，當(dāng)本專利的文字內(nèi)容與這些附圖中的某個明顯結(jié)構(gòu)不相符時，需要結(jié)合本領(lǐng)域的公知常識以及本專利其他部分的敘述來綜合判斷到底是本專利的文字部分存在筆誤，還是附圖中存在繪制錯誤。特別地，以下附圖均為實例性質(zhì)的圖片，并非旨在暗示本專利的保護(hù)范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通過參考本專利所公開的文字內(nèi)容和/或附圖內(nèi)容，可以在不付出任何創(chuàng)造性勞動的情況下設(shè)計出更多的附圖，這些新附圖所代表的技術(shù)方案依然在本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。

圖1是本實用新型實施例中一種雙頻圓極化陣列天線的結(jié)構(gòu)示意圖；