[發明專利]一種雙頻雙圓極化高效共口徑平板天線

有效

• 申請號: 202111363762.4
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN114256626B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 鄭雨陽;汪偉;趙忠超;鄭治;方小川;陳明;趙磊;楊志堅;羅彥彬
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: H01Q5/20
• 分類號: H01Q5/20;H01Q5/50;H01Q1/00;H01Q1/28;H01Q1/36
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 張景云

1.一種雙頻雙圓極化高效共口徑平板天線，其特征在于，包括上下依次布設的輻射口徑層(1)、諧振波導層(2)、功分饋電網絡層(3)；所述輻射口徑層(1)包括高頻圓極化輻射單元(11)與低頻圓極化輻射單元(13)，所述高頻圓極化輻射單元(11)為方形開口波導腔體；所述低頻圓極化輻射單元(13)為T形開口波導腔體；高頻圓極化輻射單元(11)與低頻圓極化輻射單元(13)相互交錯均勻排布；諧振波導層(2)包括高頻饋電波導腔(21)與低頻諧振波導腔(22)，高頻饋電波導腔(21)等間距水平分布，低頻諧振波導腔(22)垂直穿插在相鄰高頻饋電波導腔(21)璧間；功分饋電網絡層(3)包括高頻饋電網絡(31)與低頻饋電網絡(33)，高頻饋電網絡(31)設置于陣列天線中軸線所在垂面上，低頻饋電網絡(33)設置于其兩側；

所述高頻圓極化輻射單元(11)的腔內對稱分布兩組高度相同、長度厚度不同的金屬膜片，對主模微擾形成幅度相等、相位相差90度的正交模實現圓極化，方形開口波導腔金屬底面中軸線上開有S形激勵縫隙(12)饋電，將高頻饋電波導腔(21)內的能量耦合至高頻圓極化輻射單元(11)，縫隙長度為λ/2，其中，λ為工作頻帶內中心頻點的自由空間波長，S形激勵縫隙(12)的寬度小于其長度；

所述低頻圓極化輻射單元(13)的包括扁波導和單脊支節波導，兩波導相互正交，引導產生兩個幅度相等、相位相差90度的主模，輻射到口徑面實現圓極化；所述低頻圓極化輻射單元(13)通過饋電波導(14)與低頻諧振波導腔(22)連接，所述饋電波導(14)為非對稱的雙脊波導，雙脊的幾何中心位于扁波導和單脊支節波導交叉處正下方。

2.根據權利要求1所述的一種雙頻雙圓極化高效共口徑平板天線，其特征在于，所述高頻饋電波導腔(21)為小型化的單脊波導，與所述高頻圓極化輻射單元(11)接觸的波導璧中軸線上開有所述S形激勵縫隙(12)，每條縫隙中心的側下方都設置一個小長方體金屬塊，對縫隙周圍的場局部微擾，使縫隙切割電流，向上耦合能量。

3.根據權利要求1所述的一種雙頻雙圓極化高效共口徑平板天線，其特征在于，所述低頻諧振波導腔(22)為體積尺寸相同的雙脊波導，所述低頻圓極化輻射單元(13)的扁波導、饋電波導(14)與所述低頻諧振波導腔(22)的寬度由上至下依次增加；所述低頻諧振波導腔(22)與饋電波導(14)的剖面高度大于高頻饋電波導腔(21)的寬，且共同構成一個階梯過渡結構，在所述低頻饋電網絡(33)和所述低頻圓極化輻射單元(13)之間完成阻抗匹配。

4.根據權利要求1至3任一所述的一種雙頻雙圓極化高效共口徑平板天線，其特征在于，所述高頻饋電網絡(31)為一分四波導功分器，通過兩個一分二單脊波導功分器和一個一分二雙脊波導功分器由上到下級聯構成，其中一分二單脊波導功分器的功分端口與所述高頻饋電波導腔(21)璧相連接，一分二單脊波導功分器的總口與一分二雙脊波導功分器的功分端口通過多層階梯單脊波導腔過渡連接，一分二雙脊波導功分器的總口為高頻饋電網絡(31)的總饋電口，設置在陣列天線的正中心。

5.根據權利要求1至3任一所述的一種雙頻雙圓極化高效共口徑平板天線，其特征在于，所述低頻饋電網絡(33)為一分六波導功分器，通過兩個一分三雙脊波導功分器和一個一分二E面波導功分器由上到下級聯構成，其中一分三雙脊波導功分器采用先一分二不等分再等分的結構，其功分端口與所述低頻諧振波導腔(22)底端相連接，一分三雙脊波導功分器的總口與一分二E面波導功分器的功分端口通過L形垂直過渡波導連接，一分二E面波導功分器的總口為低頻饋電網絡(33)的總饋電口，設置在陣列的中軸線上。

6.根據權利要求1至3任一所述的一種雙頻雙圓極化高效共口徑平板天線，其特征在于，所述高頻圓極化輻射單元(11)輻射右旋圓極化波，所述低頻圓極化輻射單元(13)輻射左旋圓極化波。

7.根據權利要求1至3任一所述的一種雙頻雙圓極化高效共口徑平板天線，其特征在于，所述輻射口徑層(1)、諧振波導層(2)、功分饋電網絡層(3)的幾何結構關于天線陣列中軸線完全對稱；所述輻射口徑層(1)關于天線陣列中心旋轉對稱。

8.根據權利要求1至3任一所述的一種雙頻雙圓極化高效共口徑平板天線，其特征在于，相鄰的高頻圓極化輻射單元(11)與低頻圓極化輻射單元(13)間的金屬側壁壁厚為0.5mm；相鄰的所述高頻饋電波導腔(21)與低頻諧振波導腔(22)間的金屬側壁壁厚為0.8mm；所述高頻饋電波導腔(21)底面與所述高頻饋電網絡(31)一分二雙脊波導功分器頂面間的金屬壁壁厚為0.8mm；所述高頻饋電網絡(31)與所述低頻饋電網絡(33)的側壁壁厚為1mm。