[發明專利]高功率微波極化轉換超透鏡天線

有效

• 申請號: 202010582416.4
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111585030B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 袁成衛;趙旭浩;張建德;張強;孫云飛
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H01Q13/02
• 分類號: H01Q13/02;H01Q1/50;H01Q15/04;H01Q15/24
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 陳暉

本發明公開了一種高功率微波極化轉換超透鏡天線，目的是解決現有喇叭天線不具備極化轉換功能、與波導圓極化器配合時軸向不夠緊湊問題。本發明由喇叭天線和極化轉換超透鏡構成，喇叭天線由第一法蘭盤、圓錐喇叭和第二法蘭盤組成。極化轉換超透鏡由多個極化轉換超透鏡單元以蜂窩狀排列組合而成，極化轉換超透鏡單元中心鉆有通孔，通孔內部有兩個弓形柱，分別通過支撐桿與通孔內壁連接，極化轉換超透鏡單元的兩端分別開有兩個匹配槽。極化轉換超透鏡單元橫截面為正六邊形，緊密排列成一個圓形。本發明厚度在一個自由空間波長左右，軸向上更加緊湊，具有較高功率容量，可直接將線極化模式轉換為圓極化模式，并將圓極化微波模式輻射到自由空間中。

技術領域

本發明涉及高功率微波技術領域的一種輻射天線，尤其是一種可以實現圓極化輻射的高功率微波極化轉換超透鏡天線。

背景技術

高功率微波作為一門新興的學科，在軍事領域和民用領域都有著廣泛的應用前景。作為高功率微波系統的重要組成部分，高功率輻射天線決定著能否將高功率微波源產生的能量有效地輻射或集中作用到目標上。目前，大多數高功率微波輻射天線均為線極化天線，對于圓極化接收的電子設備，很難發揮作用效果，部分能量將由于極化不匹配而損失。因此，為了提高高功率微波天線的作用效果，拓展高功率微波的應用范圍，需要發展和豐富圓極化輻射技術。

為了實現高功率微波的圓極化輻射，增加高功率微波與目標的耦合概率，通常要應用高功率圓極化器將高功率微波源(如虛陰極振蕩器、相對論返波管、磁絕緣線振蕩器等)產生的圓波導線極化模式轉換為圓極化模式后，再用來激勵喇叭天線?，F有的高功率微波圓極化器的長度通常在3～7個波長，當與喇叭天線配合使用時，會造成整個高功率微波發射系統結構復雜，軸向長度較長等問題，在某些特定的場合應用會受到限制。

由于現有的喇叭天線與高功率微波圓極化器配合使用時，軸向長度較長，不能滿足某些特定場合(如空間尺寸有限的機載平臺)的應用需求，如何設計一種軸向緊湊同時具有圓極化輻射功能的喇叭天線是本領域技術人員極為關注的技術問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種新型高功率微波極化轉換超透鏡天線，其結構緊湊，具有較高增益，用以解決現有喇叭天線不具備極化轉換功能，以及與波導圓極化器配合時軸向不夠緊湊等問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明高功率微波極化轉換超透鏡天線由喇叭天線和極化轉換超透鏡兩部分構成，其中喇叭天線為圓錐喇叭天線，由第一法蘭盤、圓錐喇叭和第二法蘭盤組成。喇叭天線一端通過第一法蘭盤與微波源相連作為輸入端口，另一端通過第二法蘭盤與極化轉換超透鏡焊接作為輸出端口，第一法蘭盤和第二法蘭盤分別與圓錐喇叭的兩端相連；定義本發明靠近微波源的一端(即第一法蘭盤所在的一端)為輸入端，定義本發明遠離微波源的一端(即極化轉換超透鏡所在的一端)為輸出端；喇叭天線和極化轉換超透鏡共軸，中心軸線為OO’。

喇叭天線為金屬材料制成，第一法蘭盤焊接在圓錐喇叭輸入端的外壁上，第二法蘭盤焊接在圓錐喇叭輸出端的外壁上；第一法蘭盤呈圓環狀，其外直徑為D₁，內直徑為D₂，圓環厚度即軸向長度為t₁；圓錐喇叭由圓波導和圓錐波導連接而成，其中圓波導形狀為一個圓筒，內直徑等于D₂，軸向長度為t₂，波導壁厚為s；圓錐波導與圓波導相連一端的內直徑等于D₂，遠離圓波導一端的內直徑為D₃，軸向長度為l₁，波導壁厚等于s，D₃D₂；第二法蘭盤呈圓環狀，其外直徑為D₄，內直徑等于D₃，第二法蘭盤圓環厚度即軸向長度等于t₁。