[發明專利]寬帶低剖面雙圓極化平板天線

有效

• 申請號: 201911294893.4
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN110943294B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 楊峰;程銘;楊鵬;歐陽俊
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01Q1/50
• 分類號: H01Q1/50;H01Q13/02;H01Q15/24;H01Q21/00
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡

本發明提供一種寬帶低剖面的雙圓極化平板天線，從下到上包括水平垂直波導轉換器、寬帶雙極化功分器、寬帶互補移相器、低剖面四脊喇叭；寬帶雙極化功分器用于實現兩對等幅正交同相的導波輸出，寬帶雙極化功分器包括正交模耦合器腔體，十字縫隙腔體和四脊功分器腔體，正交模耦合器腔體設有切角結構，四脊功分器腔體在脊的兩側設有切角結構，寬帶互補移相器包括一對+45°移相器和一對?45°移相器，低剖面四脊喇叭用四脊結構來實現寬帶互補移相器和空氣之間的寬帶阻抗匹配；本發明在實現低剖面同時實現了雙端輸入口在同一頻帶下的寬帶阻抗匹配以及雙圓極化輻射性能，也可以作為大規模雙圓極化陣列天線的基本組成單元。

技術領域

本發明涉及微波毫米波天線技術領域，具體涉及一種寬帶低剖面雙圓極化平板天線。

背景技術

相對于ku波段，Ka波段具有更寬的絕對帶寬，這意味著Ka波段通信有著更高的信道容量。相對于線極化天線、雙線極化天線，雙圓極化天線具有抗干擾能力強，匹配容易等優點，還可以實現頻率復用。相對于反射陣天線和透鏡天線等其他形式的高增益天線，平板天線有著更低的剖面，這意味著其更易共形。傳統的毫米波雙圓極化平板天線主要有3種方式，他們在存在各自的優點的同時，也存在明顯的帶寬窄或剖面高的不足：

1、利用雙線極化天線結合90°電橋。這種結構的優點是剖面相對較低，因為90°電橋可以水平放置。缺點是3dB軸比帶寬很難超過20％，因為其形成相位差是在功分網絡之前，其雙線極化天線單元輸入的正交導波的相位差受功分網絡的影響。

2、利用隔片圓極化器結合喇叭天線。這種結構的優點是3dB軸比帶寬可以達到18％，因為其利用的是矩形波導中間插入漸變膜片來形成相位差，形成相位差是在功分網絡之后，其天線單元的相位差不受饋電網絡的影響。缺點是剖面過高，因為隔片圓極化器必須垂直于水平面放置。

3、利用旋轉饋電技術的徑向線縫隙天線。其優點剖面極低；軸比帶寬較寬，通常達20％以上；其缺點是阻抗帶寬較窄，-10dB以下反射系數帶寬難以達到15％。因為單個縫隙的耦合量和頻率密切相關而且在長方形口徑下，口徑利用率較低。

因此，對于Ka波段雙圓極化平板天線，同時實現低剖面，寬的阻抗帶寬，寬的軸比帶寬是研究的難點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠實現低剖面，寬的阻抗帶寬，寬的軸比帶寬的Ka波段雙圓極化平板天線。

為實現上述發明目的，本發明技術方案如下：

一種寬帶低剖面雙圓極化平板天線，從下到上包括水平垂直波導轉換器1、寬帶雙極化功分器2、寬帶互補移相器3、低剖面四脊喇叭4；

水平垂直波導轉換器1連接雙圓極化饋電端口和寬帶雙極化功分器2；

寬帶雙極化功分器2用于實現兩對等幅正交同相的導波輸出，寬帶雙極化功分器2從下到上包括正交模耦合器腔體201，十字縫隙腔體202和四脊功分器腔體203，正交模耦合器腔體201設有切角結構2011，能夠容納兩個正交的模式TE₁₂₀模和TE₂₁₀模，從而實現雙輸入端口的高隔離度，十字縫隙腔體202設置在正交模耦合器腔體201和四脊功分器腔體203之間，十字縫隙腔體202連接四脊功分器腔體203和正交模耦合器腔體201；

四脊功分器腔體203位于十字縫隙腔體202正上方且采用四脊結構，在四脊功分器腔體的脊2031的兩側設有四脊功分器腔體切角結構2032，4個四脊功分器腔體切角結構2032關于四脊功分器腔體203中心旋轉對稱，使TE₁₂₀模和TE₂₁₀模的分布更加均勻，用來輸出兩對正交的導波，4個四脊功分器腔體切角結構2032的上方分別設有一個四脊功分器腔體輸出端口2033，四脊功分器腔體輸出端口2033的長邊方向與四脊功分器腔體切角結構2032方向一致；