[發(fā)明專利]一種寬帶雙模多階梯喇叭天線

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110259956.3
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113161750A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王楠楠;高鵬;特尼格爾;邱景輝
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01Q13/02
• 分類號: H01Q13/02;H01Q1/36
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 張宏威

本發(fā)明提出一種寬帶雙模多階梯喇叭天線，所述天線包括一個多階梯的圓形喇叭和圓波導(dǎo)?矩形波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)；所述圓形喇叭包括波導(dǎo)段、6級階梯、輻射段；所述波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)包括三級空腔；所述波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的外形為圓角正方形，所述波導(dǎo)段為圓柱形，且圓柱形的底面為所述圓角正方形的內(nèi)切圓；所述波導(dǎo)段與第一空腔連接；波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的第三空腔外圍設(shè)置FBP220法蘭結(jié)構(gòu)來連接饋電的矩形波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，本發(fā)明在17?25GHz內(nèi)獲得了高增益低副瓣，相對帶寬約為38％，遠大于傳統(tǒng)多模喇叭的工作帶寬，接近一般波紋喇叭的工作帶寬；在和波紋喇叭的性能相同的情況下，結(jié)構(gòu)更簡單，制造難度和造價更低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于饋源天線技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種寬帶雙模多階梯喇叭天線。

背景技術(shù)

喇叭天線是一種應(yīng)用廣泛的天線，具有結(jié)構(gòu)簡單、頻帶寬、功率容量大、調(diào)整使用方便等優(yōu)點。然而，喇叭天線的副瓣電平通常很高。一般來說，對于有低副瓣電平要求的饋源來說，多采用波紋喇叭的形式，例如衛(wèi)星天線饋源，反射面型天線饋源。但波紋的長度和深度直接取決于工作頻率，隨著工作頻率的增加，所需的波紋尺寸變得非常小。因此，高頻波紋喇叭的制造變得越來越困難和昂貴。

和波紋喇叭的誕生的相同時期，Potter提出了一種雙模喇叭。此種喇叭具有類似波紋喇叭的許多優(yōu)良性能，并且與波紋喇叭相比，它結(jié)構(gòu)簡單，更容易制造。但是此種喇叭的工作帶寬非常狹窄，所以只能在帶寬要求不高的情況下，可以采用雙模喇叭替代波紋喇叭。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在保證雙模喇叭性能優(yōu)良的同時，擴展了工作帶寬，擴展了應(yīng)用范圍，提出了一種寬帶雙模多階梯喇叭天線。

本發(fā)明是通過以下方案實現(xiàn)的：

一種寬帶雙模多階梯喇叭天線，所述天線包括一個多階梯的圓形喇叭和圓波導(dǎo)-矩形波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)；

所述多階梯的圓形喇叭包括波導(dǎo)段1、第一階梯2、第二階梯3、第三階梯4、第四階梯5、第五階梯6、第六階梯7和輻射段8；所述波導(dǎo)段1、與第一階梯2相連接，第一階梯2與第二階梯3相連接，第二階梯3與第三階梯4相連接，第三階梯4與第四階梯5相連接，第四階梯5與第五階梯6相連接，第五階梯6與第六階梯7相連接，第六階梯7與輻射段8相連接；

所述圓波導(dǎo)-矩形波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)包括第一空腔9、第二空腔10和第三空腔11；所述第一空腔9為正方形，面積與波導(dǎo)段1的口面面積相等，且與波導(dǎo)段1相連接；所述第二空腔為矩形，邊長為第一空腔9、第三空腔11短邊長和的平均值；所述第三空腔11為矩形，空腔內(nèi)尺寸與WR42波導(dǎo)相同。

進一步地，所述圓形喇叭的第一階梯2、第二階梯3、第三階梯4、第四階梯5、第五階梯6和第六階梯7階梯寬度逐級增加，內(nèi)部的圓柱形空腔半徑逐級增加；所述第六階梯7與輻射段8末端大小相同。

進一步地，所述波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的第一空腔(9)、第二空腔(10)、第三空腔(11)均為圓角結(jié)構(gòu)，以提高匹配效果。

進一步地，所述波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的外形為圓角正方形，所述波導(dǎo)段1為圓柱形，且圓柱形的底面為所述圓角正方形的內(nèi)切圓；所述波導(dǎo)段(1)與所述第一空腔(9)連接；所述波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的第三空腔(11)外圍設(shè)置FBP220法蘭結(jié)構(gòu)，所述法蘭結(jié)構(gòu)用來連接饋電的矩形波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明有益效果

(1)本發(fā)明的通過多階梯形突變結(jié)構(gòu)，可以更加細致的調(diào)節(jié)喇叭內(nèi)部的各模式的能量比和相位關(guān)系，并擴展其工作帶寬；

(2)本發(fā)明通過突變結(jié)構(gòu)的引入可以在喇叭內(nèi)部激發(fā)出高次模TM11模，此高次模與圓形喇叭的主模TE11模在一定的能量比和相位關(guān)系進行混合，可以在喇叭的口面獲得均勻的口面場，進而獲得低副瓣等化的方向圖，此能量比和相位關(guān)系可以通過調(diào)節(jié)突變結(jié)構(gòu)的尺寸來改變；

(3)本發(fā)明的天線等化水平高，在XOZ和YOZ兩個面的3dB波束寬度和10dB波束寬度都幾乎相等；