[发明专利]一种基于圆波导TE01模的宽带E面全向天线

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种基于圆波导TEO1模的宽带E面全向天线，用以实现E面全向辐射的宽带天线。 

技术背景

天线的E面是指天线最大辐射方向与此方向上的电场方向二者所构成的平面。所谓E面全向天线，即在E面上，在距离天线相同远处，天线辐射(或接收)信号的功率大致一致。与E面全向相对应的概念是H面全向，H面全向天线是易于实现的，例如鞭天线，而E面全向的天线则比较难以实现。目前已知的实现E面全向天线的方法包括： 

1、旋转场天线。即使用两个对称振子天线十字交叉放置，并使其馈电相位相差90度，则可以实现在交叉面内的E面全向辐射。这种天线的典型例子是无线广播电视系统中常用的蝙蝠翼天线。这种实现方式的主要局限性是仅适合较低的频率，当频率高时，例如在Ka及Ka波段以上，结构上很难实现。 

2、使用多个辐射单元环形排阵。一般为微带天线形式，通过功分网络，给环形排布的振子等幅馈电，当环形阵半径的尺寸相对波长来说比较小时，可以实现E面全向辐射。这种实现方式的主要局限是环形阵的半径受功分网络的限制，难以做的很小，因此其全向性能往往不好，即不同方向上辐射功率幅度的波动比较大。由于多采用微带形式，天线工作频率高时，对加工工艺和精度要求高、天线辐射效率降低明显，因此不适宜在K波段以上频率使用。 

3、使用窄边压缩的波导开纵向缝隙实现。此方法可以实现较好的E面全向辐射，但其工作的相对带宽一般不超过5％。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是在较宽的频带(相对带宽＞20％)内实现E面全向辐射的天线。实现本发明的技术方案是利用圆波导TEO1模的旋转对称特性，用传输TEO1模的开口圆波导照射金属反射面，在方向图的E面上实现宽带的全向辐射，所述金属反射面的外型为锥形反 射面或旋转面，当选用旋转面时，旋转面的凸起方向朝向圆波导的开口。 

如果微波源输出为非圆波导TEO1模，可使用TEO1模式转换器将微波源的输出模式转换为圆波导TEO1模，再用TEO1模照射金属反射面，在方向图的E面上实现宽带的全向辐射。 

本发明在开口圆波导中传输的波导模式其功率成分80％以上为TEO1模式。 

本发明技术方案的原理是：利用圆波导TEO1模的旋转对称特性来实现适合在较高频率使用的宽带E面全向天线。圆波导TEO1模是圆波导中的一种特定能量分布模式，具体形式是电场沿波导轴旋转对称分布，沿波导半径方向只出现一个最大点。但是，可传输TEO1模的圆波导也可以同时传输其他多种模式，即圆波导中的TEO1模不可能是完纯的，本发明要求圆波导中传输的TEO1模的功率占总传输功率的80％以上即可。本发明使用圆波导TEO1模照射锥形金属面或凸起方向朝向波导开口的金属旋转面，利用圆波导TEO1模的电场旋转对称特性，将TEO1模开口波导辐射出的功率经反射面反射到自由空间中。由于TEO1模是旋转对称的，因此经锥形或旋转面反射后仅改变电磁波的传播方向，而保持了旋转对称特性，所以可以在E面实现全向辐射特性。 

本发明与现有技术相比较所具有的有益效果是：所采用的结构非常简单，损耗小，在圆波导中传输的TEO1模的功率占总传输功率的80％以上，更适合在较高频带(S波段以上频率)使用，尤其适合K波段以上频率使用，特别是可实现＞20％的天线带宽。 

附图说明

图1使用TEO1模波导照射倒锥形反射面的天线结构示意图，也是本发明的优选实施例1 

图2使用TEO1模波导照射朝向波导口凸起的旋转反射面的天线结构示意图，也是本发明的优选实施例2 

图3使用TEO1模式转换器后再使用本发明天线的示意图，也是本发明的优选实施例3 

图4实例1天线的三维方向图 

图5实例1天线旋转面的母线示意图 

具体实施方式

结合上述附图和优选实施例进一步说明本发明。 

实施例1： 

如图1所示，1为锥形金属反射面，2为圆波导。锥形反射面可使用泡沫材料支撑，为方便理解，图中未画出支撑用的泡沫材料。