CN209786197U - 一种辐射能力强的波导喇叭阵列天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种辐射能力强的波导喇叭阵列天线，包括Ka频段波导喇叭阵列、阶梯隔板圆极化器、左旋圆极化馈电网络、右旋圆极化馈电网络、双工器和波导开关，所述Ka频段波导喇叭阵列包括多个方形口径喇叭单体，所述方形口径喇叭单体中外观呈阶梯渐变状，所述方形口径喇叭单体的中嵌入式设置有金属十字框，所述Ka频段波导喇叭阵列与阶梯隔板圆极化器双向电性连接，所述阶梯隔板圆极化器的左右两端端口上分别连接有左旋圆极化馈电网络和右旋圆极化馈电网络。本实用新型通过设置Ka频段波导喇叭阵列、方形口径喇叭单体和金属十字框，解决了现有的天线阻抗匹配效果差，相位误差较大，辐射能力弱的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信设备技术领域，具体为一种辐射能力强的波导喇叭阵列天线。
背景技术
卫星通信技术迅猛发展，通信频段已经从L、C、X、Ku频段向Ka频段发展，反射面天线具有设计简单、高增益、实现容易、成本低的优势，广泛地应用于静止地面卫星通信终端中，但是反射面天线的轮廓较高、体积较大，不适用于高速移动载体平台。波导平板天线效率高、剖面低，拼接灵活，能够更好满足动中通天线的要求。圆极化天线较线极化天线在抗干扰和抗衰落方面更具有优势，Ka频段卫星通信采用圆极化。
微带天线具有容易实现圆极化辐射的优点，但是微带天线存在介质损耗，工作频率越高，天线介质损耗越高、辐射效率越低，相比于微带天线，波导结构的天线不含介质，无介质损耗，辐射效率高对于波导喇叭阵列天线。
但是，传统的波导喇叭阵列天线实现圆极化的方法是通过双线极化分离，再利用圆极化器或者3dB电桥将两个正交的线极化波合成圆极化波，这种实现圆极化的方法要求两路线极化信号相位严格相等，但是加工误差可能导致天线两路线极化信号相位误差较大，影响天线辐射轴比。
实用新型内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种辐射能力强的波导喇叭阵列天线，解决了现有的天线阻抗匹配效果差，相位误差较大，辐射能力弱的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种辐射能力强的波导喇叭阵列天线，包括Ka频段波导喇叭阵列、阶梯隔板圆极化器、左旋圆极化馈电网络、右旋圆极化馈电网络、双工器和波导开关，所述Ka频段波导喇叭阵列包括多个方形口径喇叭单体，所述方形口径喇叭单体中外观呈阶梯渐变状，所述方形口径喇叭单体的中嵌入式设置有金属十字框，所述Ka频段波导喇叭阵列与阶梯隔板圆极化器双向电性连接，所述阶梯隔板圆极化器的左右两端端口上分别连接有左旋圆极化馈电网络和右旋圆极化馈电网络，所述左旋圆极化馈电网络和右旋圆极化馈电网络的另一端各连接有一个双工器，所述双工器上安装有波导开关，所述波导开关与双工器电性连接。
优选的，所述金属十字框嵌入式设置在方形口径喇叭单体最上端的阶梯层内。
优选的，所述Ka频段波导喇叭阵列为6x8阵元的平板阵列。
优选的，所述阶梯隔板圆极化器包括方形波导、阶梯隔板和矩形波导。
优选的，所述左旋圆极化馈电网络和右旋圆极化馈电网络均通过波导E面T型一分二功分器级联方式组成。
优选的，所述金属十字框将每个方形口径喇叭单体分成四个喇叭辐射单元。
(三)有益效果
本实用新型提供了一种辐射能力强的波导喇叭阵列天线，具备以下有益效果：
(1)本实用新型通过采用阶梯渐变喇叭天线加金属十字框结构，利用阶梯过渡代替斜壁渐变过渡的方法展宽喇叭的工作带宽并且便于加工，斜壁渐变过渡的喇叭天线的优点是结构最为简单且易于调节，而缺点就是在相对较宽的频带内做不到很好的阻抗匹配且不便加工，特别是在收发频段相隔较远情况下，用这种最基本的结构实现不了很好的阻抗匹配，而采用阶梯过渡的喇叭天线通过调节阶梯喇叭每个阶梯的口面大小和高度，实现喇叭天线的阻抗匹配，使天线在双频段内都有良好的阻抗匹配，金属十字框置于方形口径喇叭单体的最上层阶梯内，将喇叭辐射口一分为四，等效为将一个方形口径喇叭单体变为4个辐射单元，使口面场分布更加均匀，方向性更强。
(2)本实用新型通过设置Ka频段波导喇叭阵列，波导喇叭天线具有效率高、结构较简单、易于调节等特点，而且方形口径波导喇叭中可以激励两个相互垂直的线极化模式，等幅，相位差90度的两个线极化即可形成圆极化波，符合设计中高效率、双圆极化的要求。
附图说明
图1为本实用新型的组成框图；
图2为本实用新型方形口径喇叭单体的整体图；
图3为本实用新型金属十字框的安装图；
图4为本实用新型的整体效果图。
图中附图标记为：1、Ka频段波导喇叭阵列；2、阶梯隔板圆极化器；3、左旋圆极化馈电网络；4、右旋圆极化馈电网络；5、双工器；6、波导开关；7、方形口径喇叭单体；8、金属十字框。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1-4所示，本实用新型提供一种技术方案：一种辐射能力强的波导喇叭阵列天线，包括Ka频段波导喇叭阵列1、阶梯隔板圆极化器2、左旋圆极化馈电网络3、右旋圆极化馈电网络4、双工器5和波导开关6，Ka频段波导喇叭阵列1包括多个方形口径喇叭单体7，方形口径喇叭单体7中外观呈阶梯渐变状，方形口径喇叭单体7的中嵌入式设置有金属十字框8，Ka频段波导喇叭阵列1与阶梯隔板圆极化器2双向电性连接，阶梯隔板圆极化器2的左右两端端口上分别连接有左旋圆极化馈电网络3和右旋圆极化馈电网络4，左旋圆极化馈电网络3和右旋圆极化馈电网络4的另一端各连接有一个双工器5，双工器5上安装有波导开关6，波导开关6与双工器5电性连接，金属十字框8嵌入式设置在方形口径喇叭单体7最上端的阶梯层内，Ka频段波导喇叭阵列1为6x8阵元的平板阵列，阶梯隔板圆极化器2包括方形波导、阶梯隔板和矩形波导，左旋圆极化馈电网络3和右旋圆极化馈电网络4均通过波导E面T型一分二功分器级联方式组成，左旋圆极化馈电网络3传输一个方向极化的电磁波，右旋圆极化馈电网络4传输另一个方向极化的电磁波，金属十字框8将每个方形口径喇叭单体7分成四个喇叭辐射单元。
工作原理；通过采用阶梯渐变型的方形口径喇叭单体7，并在方形口径喇叭单体7最上端阶梯口中设置金属十字框8，利用阶梯过渡代替传统的斜壁渐变过渡的方法展宽喇叭的工作带宽并且便于加工，通过调节阶梯喇叭每个阶梯的口面大小和高度，实现喇叭天线的阻抗匹配，使天线在双频段内都有良好的阻抗匹配，金属十字框8置于方形口径喇叭单体7的最上层阶梯内，将喇叭辐射口一分为四，等效为将一个方形口径喇叭单体7变为4个辐射单元，使口面场分布更加均匀，方向性更强，通过设置Ka频段波导喇叭阵列1，该波导喇叭天线具有效率高、结构较简单、易于调节等特点，而且方形口径波导喇叭中可以激励两个相互垂直的线极化模式，等幅，相位差90度的两个线极化即可形成圆极化波，符合设计中高效率、双圆极化的要求。
综上可得，本实用新型通过设置Ka频段波导喇叭阵列1、方形口径喇叭单体7和金属十字框8，解决了现有的天线阻抗匹配效果差，相位误差较大，辐射能力弱的问题。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种辐射能力强的波导喇叭阵列天线，包括Ka频段波导喇叭阵列(1)、阶梯隔板圆极化器(2)、左旋圆极化馈电网络(3)、右旋圆极化馈电网络(4)、双工器(5)和波导开关(6)，其特征在于：所述Ka频段波导喇叭阵列(1)包括多个方形口径喇叭单体(7)，所述方形口径喇叭单体(7)中外观呈阶梯渐变状，所述方形口径喇叭单体(7)的中嵌入式设置有金属十字框(8)，所述Ka频段波导喇叭阵列(1)与阶梯隔板圆极化器(2)双向电性连接，所述阶梯隔板圆极化器(2)的左右两端端口上分别连接有左旋圆极化馈电网络(3)和右旋圆极化馈电网络(4)，所述左旋圆极化馈电网络(3)和右旋圆极化馈电网络(4)的另一端各连接有一个双工器(5)，所述双工器(5)上安装有波导开关(6)，所述波导开关(6)与双工器(5)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种辐射能力强的波导喇叭阵列天线，其特征在于：所述金属十字框(8)嵌入式设置在方形口径喇叭单体(7)最上端的阶梯层内。
3.根据权利要求1所述的一种辐射能力强的波导喇叭阵列天线，其特征在于：所述Ka频段波导喇叭阵列(1)为6x8阵元的平板阵列。
4.根据权利要求1所述的一种辐射能力强的波导喇叭阵列天线，其特征在于：所述阶梯隔板圆极化器(2)包括方形波导、阶梯隔板和矩形波导。
5.根据权利要求1所述的一种辐射能力强的波导喇叭阵列天线，其特征在于：所述左旋圆极化馈电网络(3)和右旋圆极化馈电网络(4)均通过波导E面T型一分二功分器级联方式组成。
6.根据权利要求1所述的一种辐射能力强的波导喇叭阵列天线，其特征在于：所述金属十字框(8)将每个方形口径喇叭单体(7)分成四个喇叭辐射单元。
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|---|---|---|---|---|
| CN110994154A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-10 | 上海无线电设备研究所 | 一种圆极化高效率径向阵列天线 |
| CN113193343A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-07-30 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种Ka频段紧凑型高效宽带双圆极化天线 |
| CN113488782A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-10-08 | 星展测控科技股份有限公司 | 波导阵列天线及通信装置 |
| CN113690594A (zh) * | 2021-07-23 | 2021-11-23 | 华南理工大学 | 应用于多普勒雷达的毫米波高增益平面口径天线 |
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2019
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| CN110994154B (zh) * | 2019-12-18 | 2022-03-25 | 上海无线电设备研究所 | 一种圆极化高效率径向阵列天线 |
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