[實用新型]能夠產生渦旋電磁波的喇叭天線

有效

• 申請號: 202022383340.0
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN213242794U
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 宋巍;崔欣;盛新慶
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/50;H01Q13/02;H01Q13/06;H01Q25/04
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 許姣

本實用新型提供一種能夠產生渦旋電磁波的喇叭天線，在傳統喇叭天線結構的基礎上引入一段附加的同心圓波導，用于產生高純度模式的渦旋電磁波，從而能夠有效解決傳統結構的喇叭天線輻射特性差的問題。該喇叭天線包括：兩段內徑不同的圓波導、一段輻射開口圓波導和兩個矩形波導；圓波導B下端同軸插入所述圓波導A內部，并與圓波導A連接；輻射開口圓波導作為輻射端與圓波導B上端連接，由此構成喇叭天線主體結構，用于產生并向外輻射的渦旋波；圓波導A內圓周面與所述圓波導B插入段相對應的部分為向外張開的錐臺結構；兩個矩形波導作為饋電端口沿圓周方向間隔設定角度連接在圓波導A外圓周面的下端。

技術領域

本實用新型涉及一種天線，具體涉及一種能夠產生渦旋電磁波的喇叭天線，屬于無線通信技術領域。

背景技術

隨著無線通信技術的迅猛發展，空間頻譜資源嚴重匱乏。渦旋電磁波作為一種新興技術，利用渦旋波的模式復用有望替代傳統的復用技術，如頻分復用，時分復用，碼分復用等，將有效提高通信速率和頻譜利用率，給無線通信帶來革命性影響。

目前，利用傳統結構的喇叭天線產生渦旋電磁波，天線的方向圖會出現輻射中心偏轉，波束不對稱等問題。這是由于兩個饋電端口相對于底端圓波導在空間上不對稱，內部電場的幅值和相位不均勻，波束到達天線輻射口徑面是會出現立方律相位分布，從而導致天線系統相位中心不穩定，輻射特性變差。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型提供一種能夠產生渦旋電磁波的喇叭天線，在傳統喇叭天線結構的基礎上引入一段附加的同心圓波導，用于產生高純度模式的渦旋電磁波，從而能夠有效解決傳統結構的喇叭天線輻射特性差的問題。

所述的能夠產生渦旋電磁波的喇叭天線包括：兩段內徑不同的圓波導、一段輻射開口圓波導和兩個矩形波導；令兩段不同半徑的圓波導分別為圓波導A和圓波導B；

所述圓波導B下端同軸插入所述圓波導A內部，并與所述圓波導A連接；所述輻射開口圓波導作為輻射端與所述圓波導B上端連接，由此構成喇叭天線主體結構，用于產生并向外輻射的渦旋波；

所述圓波導A內圓周面與所述圓波導B插入段相對應的部分為向外張開的錐臺結構；

兩個矩形波導作為饋電端口沿圓周方向間隔設定角度連接在所述圓波導A外圓周面的下端。

優選的，所述圓波導A上端開口處具有用于和圓波導B焊接在一起的軸肩，所述圓波導B下端同軸插入所述圓波導A內部后在所述圓波導A上端開口的軸肩處與所述圓波導B焊接在一起。

優選的，兩個矩形波導作為饋電端口焊接在所述圓波導A外圓周面的下端。

優選的，兩個矩形波導之間的夾角α為：α＝(2×b+1)π/2a，其中b是自然數，a為所述圓波導A橫截面上的場沿圓周方向上分布的整駐波數。

優選的，兩個圓波導、輻射開口圓波導和兩個矩形波導均為金屬材料。

優選的，兩個圓波導均為標準圓波導，矩形波導為標準矩形波導。

有益效果：

(1)與傳統渦旋波喇叭天線相比，本實用新型提供的喇叭天線能夠有效改善天線方向圖輻射特性，校正波束輻射中心方向；相位中心更加穩定，具有更高的穩定性和可靠性，滿足利用渦旋波進行探測和通信等領域的測試需求。

(2)僅在傳統喇叭結構基礎上增加同心圓波導，結構簡單，便于批量生產制造。

(3)與目前流行的渦旋波天線相比，本實用新型提供的喇叭天線具有增益高、方向性好、效率高、占地空間小的優點，便于固定和安裝，滿足各種場景下的測試和測量需求，應用場景廣。

(4)本實用新型提供的喇叭天線可通過調整饋電相位依次產生兩種模式相互正交的渦旋波，對利用模式復用進行通信提供可能，增加系統容量，提高頻譜利用率。