[發明專利]一種新型雙極化喇叭天線

有效

• 申請號: 201810965203.2
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN109149116B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 王浩;張明濤;牛雪杰;崔兆云;呂慶立;南冰;崔鎮
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H01Q13/02
• 分類號: H01Q13/02;H01Q15/24
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

本發明一種新型雙極化喇叭天線，包括矩形喇叭輻射腔、耦合縫隙、耦合輻射腔、波導匹配段、正交模耦合器、矩形波導同軸轉換關節。矩形喇叭輻射腔的寬邊和窄邊可以根據沿窄邊方向極化的E面和H面方向圖錐削電平的需要確定初步尺寸；耦合縫隙對稱的分布于矩形喇叭的窄邊壁上，且縫隙的長邊平行于喇叭的窄邊方向；一組對稱的耦合輻射腔通過耦合縫隙與矩形喇叭輻射腔相連；波導匹配段與矩形喇叭輻射腔下端相連實現矩形端口到方形端口過渡，同時改善雙極化喇叭的阻抗匹配性能；正交模耦合器的雙極化公共端口連接波導匹配段的方形端口，用于實現極化分離；兩個矩形波導同軸轉換關節分別連接正交模耦合器側壁和底端的兩個獨立極化端口。

技術領域

本發明屬于天線技術領域，尤其涉及一種新型雙極化喇叭天線。

背景技術

在雷達SAR成像中，隨著需求的越來越高，雙極化和多極化工作模式作為提高成像性能的方式之一受到越來越多的關注。為了保證SAR系統能實現雙極化和多極化工作模式，需要其發射或接收模塊天線具有雙極化特性，且一般要求其雙極化性能一致，傳統的喇叭天線為了保證其雙極化性能一致，一般采用圓錐/方形喇叭天線配合正交模耦合器同時實現雙極化或采用兩副矩形喇叭天線分別實現一種極化，以保證性能的一致性。然而隨著現有系統的集成度越來越高，可用空間越來越小，采用兩副喇叭天線共同實現雙極化的方式受到越來越多的限制。另外，圓錐及方形喇叭天線在組陣設計中受到其輪廓的制約，設計裕度有限；同時在以圓錐喇叭作為饋源照射反射面時，其低口徑效率及固定的波束形式難以滿足越來越多應用場景的需求。

為了適應苛刻應用環境和高性能指標需求的需要，常要求雙極化喇叭天線在電性能方面，具有耐大功率、高效率、一致性的雙極化特性、靈活的兩正交切面波束設計；而在物理尺寸方面，具有小尺寸、組陣設計方便等特性，現有雙極化喇叭天線因其實現原理難以完全滿足應用要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種新型雙極化喇叭天線，該喇叭天線是通過在傳統矩形喇叭天線窄邊壁上增加耦合縫隙，并通過耦合縫隙連接一組對稱的耦合輻射腔，然后在矩形喇叭輸入端配合波導匹配段、正交模耦合器及矩形波導同軸轉換關節設計實現。該設計能顯著改善矩形喇叭固有的兩個正交極化的兩正交切面對應波束不等化的現象，從而保證矩形喇叭天線兩個正交極化兩正交切面對應方向圖的一致性，該種新型雙極化喇叭在多極化成像SAR等系統中具有廣泛的應用價值。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：一種新型雙極化喇叭天線，矩形喇叭輻射腔、耦合輻射腔、波導匹配段、正交模耦合器以及矩形波導同軸轉換關節；一組對稱的耦合輻射腔與矩形喇叭輻射腔相連；波導匹配段與矩形喇叭輻射腔輸入端相連實現矩形端口到方形端口過渡，同時改善雙極化矩形喇叭輻射腔因引入耦合輻射腔而導致的阻抗失配特性；正交模耦合器的雙極化公共端口連接波導匹配段下端的方形端口，用于實現兩正交極化分離；兩個矩形波導同軸轉換關節分別連接正交模耦合器側壁和底端的兩個獨立極化端口，便于饋電連接實現。

耦合縫隙對稱的分布于矩形喇叭輻射腔的窄邊壁上；一組對稱的耦合輻射腔通過耦合縫隙與矩形喇叭輻射腔相連。

所述矩形喇叭輻射腔的寬邊和窄邊的尺寸根據矩形喇叭沿窄邊方向極化的E面和H面方向圖錐削電平要求設計。

所述矩形喇叭輻射腔的窄邊方向的尺寸不低于1/2波長。

所述耦合縫隙為矩形，且耦合縫隙的長邊與矩形喇叭輻射腔的窄邊平行；耦合縫隙距離矩形喇叭輻射腔輻射口面的距離根據沿寬邊極化方向兩正交切面波束錐削電平的需要調整。

所述耦合縫隙距離矩形喇叭輻射腔輻射口面的距離在1/25～1/10波長之間。

耦合輻射腔對稱分布于矩形喇叭輻射腔窄邊兩側，且通過耦合縫隙與矩形喇叭輻射腔相連。

所述耦合輻射腔的口面為矩形，輻射腔的深度在1/3～1/2波長之間。