[發(fā)明專(zhuān)利]一種Ka全頻段寬帶圓極化天線及其陣列

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110458156.4
• 申請(qǐng)日: 2021-04-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113193378B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅彥彬;汪偉;陳明;鄭雨陽(yáng);李文屏;張洪濤;鄭治;趙磊;楊志堅(jiān);黃曉麗;李祥菊;魏駟;錢(qián)磊;孟儒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01Q15/24
• 分類(lèi)號(hào): H01Q15/24;H01Q3/26;H01Q21/06
• 代理公司: 合肥市浩智運(yùn)專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

本發(fā)明公開(kāi)了一種Ka全頻段寬帶圓極化天線及其陣列，所述天線包括相互正交的第一矩形波導(dǎo)和第二矩形波導(dǎo)，所述第一矩形波導(dǎo)上一側(cè)的壁上以第一矩形波導(dǎo)橫向?qū)ΨQ(chēng)軸為對(duì)稱(chēng)軸并向內(nèi)側(cè)凹陷形成若干個(gè)臺(tái)階，所述第一矩形波導(dǎo)的內(nèi)部設(shè)有第一金屬塊和兩個(gè)第二金屬塊，第一金屬塊以第一矩形波導(dǎo)的橫向?qū)ΨQ(chēng)軸為對(duì)稱(chēng)軸，兩個(gè)第二金屬塊沿著豎直方向排布，兩個(gè)第二金屬塊關(guān)于第一金屬塊的對(duì)稱(chēng)軸對(duì)稱(chēng)設(shè)置，第一矩形波導(dǎo)豎直方向上的兩個(gè)端部分別為輸入端口和輸出端口，第一矩形波導(dǎo)和第二矩形波導(dǎo)呈90°鏡像對(duì)稱(chēng)；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：降低回波損耗，提高阻抗匹配以及軸比特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種Ka全頻段寬帶圓極化天線及其陣列。

背景技術(shù)

信息技術(shù)的不斷發(fā)展使得衛(wèi)星在應(yīng)急通信、導(dǎo)航定位、遙感遙測(cè)等領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。衛(wèi)星通信具有覆蓋范圍廣、不受地理?xiàng)l件限制、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)與任何人的通信。天線作為無(wú)線通信系統(tǒng)中有效發(fā)射和接收電磁波的前端部件，主要用來(lái)完成電磁波與導(dǎo)行波之間的相互轉(zhuǎn)換，其性能的優(yōu)劣會(huì)直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的通信效果。

社會(huì)和科技進(jìn)步推動(dòng)著無(wú)線通信技術(shù)不斷發(fā)展，使天線也面臨著一系列的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。單一的線極化方式己經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代日趨復(fù)雜的通信需求，從而使得圓極化天線技術(shù)得以迅速崛起。由于任意極化波都可被圓極化天線接收，同時(shí)圓極化波也可被任意極化天線接收，使得圓極化天線在電子干擾、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在通信中使用圓極化天線可以抗云、雨干擾，并且在路徑損耗較明顯的Ka甚至更高的頻段，圓極化波都能表現(xiàn)出很大的優(yōu)勢(shì)；在電子對(duì)抗中，圓極化天線可以偵查和干擾敵方的各種線極化及橢圓極化波；在劇烈擺動(dòng)或滾動(dòng)的飛行器上安裝圓極化天線，即使在惡劣的環(huán)境下也能捕捉信息。

中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朇N201910977270.0，公開(kāi)了一種Ka波段高增益圓極化天線系統(tǒng)，由多個(gè)天線單元、極化器、隔離器、變換波導(dǎo)依次連接而成，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸、轉(zhuǎn)換以及與空間信號(hào)耦合，通過(guò)對(duì)波導(dǎo)變換、隔離器、極化器、天線單元的特殊處理，使其能很好滿足高增益、低損耗、低軸比、高帶寬的性能要求。但是其沒(méi)有考慮在Ka全頻帶內(nèi)降低天線的回波損耗以及在整個(gè)工作頻段內(nèi)提高阻抗匹配以及軸比特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于現(xiàn)有技術(shù)Ka頻段圓極化天線沒(méi)有考慮在Ka全頻帶內(nèi)降低天線的回波損耗以及在整個(gè)工作頻段內(nèi)提高阻抗匹配以及軸比特性。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)解決上述技術(shù)問(wèn)題的：一種Ka全頻段寬帶圓極化天線，包括相互正交的第一矩形波導(dǎo)和第二矩形波導(dǎo)，所述第一矩形波導(dǎo)上一側(cè)的壁上以第一矩形波導(dǎo)橫向?qū)ΨQ(chēng)軸為對(duì)稱(chēng)軸并向內(nèi)側(cè)凹陷形成若干個(gè)臺(tái)階，所述第一矩形波導(dǎo)的內(nèi)部設(shè)有第一金屬塊和兩個(gè)第二金屬塊，第一金屬塊以第一矩形波導(dǎo)的橫向?qū)ΨQ(chēng)軸為對(duì)稱(chēng)軸，兩個(gè)第二金屬塊沿著豎直方向排布，兩個(gè)第二金屬塊關(guān)于第一金屬塊的對(duì)稱(chēng)軸對(duì)稱(chēng)設(shè)置，第一矩形波導(dǎo)豎直方向上的兩個(gè)端部分別為輸入端口和輸出端口，第一矩形波導(dǎo)和第二矩形波導(dǎo)呈90°鏡像對(duì)稱(chēng)。

本發(fā)明通過(guò)設(shè)置相互正交的第一矩形波導(dǎo)和第二矩形波導(dǎo)，使得兩個(gè)輸出端口的電場(chǎng)矢量在空間上能夠呈現(xiàn)出正交的特點(diǎn)。此外通過(guò)優(yōu)化波導(dǎo)的尺寸布局，降低回波損耗，使第一矩形波導(dǎo)和第二矩形波導(dǎo)呈90°鏡像對(duì)稱(chēng)，同時(shí)在矩形波導(dǎo)中增加若干個(gè)臺(tái)階、第一金屬塊以及第二金屬塊，可以有效調(diào)節(jié)輸出端口的電場(chǎng)幅度及相位，從而調(diào)節(jié)阻抗匹配以及軸比特性，使得兩個(gè)輸出端口的電場(chǎng)幅度相等并且滿足90°相位差，從而形成圓極化輻射。

進(jìn)一步地，所述第一矩形波導(dǎo)的橫向?qū)ΨQ(chēng)軸雙側(cè)共設(shè)置六級(jí)臺(tái)階，橫向?qū)ΨQ(chēng)軸單側(cè)的三級(jí)臺(tái)階為三種寬度不同的臺(tái)階。

更進(jìn)一步地，所述三種寬度不同的臺(tái)階、第一金屬塊以及第二金屬塊用于調(diào)節(jié)天線的阻抗匹配及軸比特性。

進(jìn)一步地，所述第一矩形波導(dǎo)的長(zhǎng)度也即輸入端口的長(zhǎng)度范圍為0.5λ≤g≤λ，所述第一矩形波導(dǎo)的寬度也即輸入端口的寬度范圍為0c≤0.5λ，其中，λ是工作頻率波長(zhǎng)。