[發(fā)明專利]一種星載寬波束波紋喇叭天線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011238032.7
• 申請(qǐng)日: 2020-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN112421238B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張仁敏;魯國(guó)林;黃海燕;譚勇;楊軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶兩江衛(wèi)星移動(dòng)通信有限公司
• 主分類號(hào): H01Q13/02
• 分類號(hào): H01Q13/02
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 張嚴(yán)芳

本發(fā)明公開了一種星載寬波束波紋喇叭天線，解決了現(xiàn)有的喇叭天線不能同時(shí)滿足大功率、高效率、寬頻帶、寬波束的各種要求，不適用于某些低軌衛(wèi)星通信中的問(wèn)題。本發(fā)明包括90°波紋喇叭天線、膜片圓極化器、圓波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器，所述90°張角波紋喇叭天線的一端與所述膜片圓極化器一端連接，所述膜片圓極化器的另一端與所述圓波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器連接，所述90°波紋喇叭天線包括第一圓形波導(dǎo)段，所述第一圓形波導(dǎo)段的口部端平面開設(shè)有三個(gè)90°張角的波紋槽，所述90°波紋喇叭天線的面輪廓為圓形。本發(fā)明具有寬波束、波束賦形滿足地球匹配、工作頻帶寬、右旋圓極化，可很好的應(yīng)用于衛(wèi)星通信等工程應(yīng)用中等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種星載寬波束波紋喇叭天線及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來(lái)，在衛(wèi)星通信中，為對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行有效覆蓋，減少鄰區(qū)干擾和提高效率，對(duì)星載天線的輻射方向圖提出了與服務(wù)區(qū)形狀匹配的要求，賦形天線越來(lái)越受到重視，喇叭天線具有賦形、成本低、尺寸小、低交叉極化電平，低副瓣和在工作頻段具有良好的駐波的優(yōu)點(diǎn)，適用于對(duì)天線要求苛刻的衛(wèi)星通信中。

其中，波紋喇叭天線向自由空間所發(fā)射的三維電磁波束具有軸對(duì)稱性、很小的旁瓣電容、低的交叉極化水平等特點(diǎn)，波紋喇叭天線是金屬波導(dǎo)和自由空間電磁波進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的高效率器件。波紋喇叭天線廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代無(wú)線通訊系統(tǒng)中，特別是在衛(wèi)星通訊、射電天文等科學(xué)領(lǐng)域，用于提高天線的發(fā)射效率和改善天線的交叉極化分量。

但是對(duì)于低軌衛(wèi)星通信中，對(duì)天線有特殊要求，如要求具有大功率、效率高、寬頻帶、寬波束、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固等特點(diǎn)。

而現(xiàn)有的喇叭天線中，較難同時(shí)滿足以上條件，因此，有必要針對(duì)低軌衛(wèi)星通信的具體應(yīng)用環(huán)境，對(duì)喇叭天線進(jìn)行結(jié)構(gòu)和尺寸改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：現(xiàn)有的喇叭天線不能同時(shí)滿足大功率、高效率、寬頻帶、寬波束的各種要求，不適用于某些低軌衛(wèi)星通信中。

本發(fā)明可通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種星載寬波束波紋喇叭天線，包括90°波紋喇叭天線、膜片圓極化器、圓波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器，所述90°波紋喇叭天線的一端與所述膜片圓極化器一端連接，所述膜片圓極化器的另一端與所述圓波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器連接，所述90°波紋喇叭天線包括第一圓形波導(dǎo)段，所述第一圓形波導(dǎo)段的口部端平面開設(shè)有三個(gè)90°張角的波紋槽，所述90°波紋喇叭天線的面輪廓為圓形。

本發(fā)明通過(guò)設(shè)置90°波紋喇叭天線，且通過(guò)設(shè)置三個(gè)波紋槽，增大俯仰最大增益指向角度，形成波束俯仰面為蝶形的賦型波束，用于補(bǔ)償?shù)厍蚯蕩?lái)的遠(yuǎn)近傳輸距離導(dǎo)致的不同電波空間損耗，為了提高天線效率，在喇叭線的一端設(shè)置膜片圓極化器，線極化信號(hào)變換為圓極化信號(hào)，原理在于圓波導(dǎo)內(nèi)存在著兩個(gè)極化正交的模式，為改變兩種模式的傳播常數(shù)，可以在圓波導(dǎo)或方波導(dǎo)內(nèi)周期性或非周期性加載一定數(shù)量的金屬膜片，圓波導(dǎo)波紋圓極化器的膜片一般加載在對(duì)稱壁上，膜片使正交的兩個(gè)分量一個(gè)相位超前，一個(gè)相位滯后，適當(dāng)選擇膜片數(shù)量、深度、厚度、間距，就可使兩個(gè)分量的相位相差90°，從而實(shí)現(xiàn)線極化信號(hào)到圓極化信號(hào)的轉(zhuǎn)換，該天線適合高頻段工作，具有大功率、效率高、寬頻帶、寬波束、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固等特點(diǎn)，可應(yīng)用于低軌衛(wèi)星的星間通信中，具有現(xiàn)實(shí)意義。

本發(fā)明優(yōu)選一種星載寬波束波紋喇叭天線，所述膜片圓極化器包括第二圓形波導(dǎo)段，所述第二圓形波導(dǎo)段的內(nèi)側(cè)壁上對(duì)稱設(shè)置若干金屬膜片，相向設(shè)置的兩個(gè)金屬膜片形成橢圓形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明優(yōu)選一種星載寬波束波紋喇叭天線，所述金屬膜片的高度沿第二圓形波導(dǎo)段徑向呈漸變結(jié)構(gòu)，所述金屬膜片的弧形長(zhǎng)度沿第二圓形波導(dǎo)段周向呈漸變結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明優(yōu)選一種星載寬波束波紋喇叭天線，所述金屬膜片的的漸變結(jié)構(gòu)為：金屬膜片的高度從金屬膜片的中間向兩端逐漸減小，所述金屬膜片在所述第二圓形波導(dǎo)段的內(nèi)側(cè)壁呈弧形設(shè)置，所述弧形的長(zhǎng)度從第二圓形波導(dǎo)段中部向兩端逐漸減小。