[发明专利]一种嵌套式双频段双圆极化馈源

说明书

技术领域

本发明涉及一种馈源。具体说是一种嵌套式、双频段、双圆极化抛物反射面天线馈源。

背景技术

馈源是反射面天线的心脏，馈源的好坏直接决定抛物反射面天线的性能。对于双频抛物反射面天线而言，无疑需要两个频段的馈源都具有相同的相位中心，具有近似一致的方向图才可以在两个频段内使抛物反射面天线获得良好的性能。如高效率、高增益、低旁瓣等特征。虽然有些双频微带天线或宽带天线具有双频或宽带(可以覆盖双频)特征，经过改进可以当成抛物反射面天线的馈源，但很多双频微带天线或宽带天线组成的馈源不具有统一的相位中心，随频率变化相位中心会绕着轴向或沿着轴向变化。同时方向图随频率变化比较明显，很难同时在两个频带内获得近似一致的方向图，从而导致天线效率低下。研究出一种在双频段内具有近似一致的方向图，具有统一的相位中心的抛物反射面天线馈源是抛物反射面天线领域中面临的一个技术难题。

发明内容

本发明所要解决的问题，在于克服现有技术存在的缺陷，提出了一种嵌套型的双频双圆极化抛物反射面天线馈源，该馈源可以同时在两个频段内工作，可以实现双圆极化的转换、在两个频段内具有近似一致的方向图，且具有近似一致的相位中心。可以使抛物反射面天线在两个频段内具有高的天线效率、低的旁瓣电平，同时也可以使两个频段具有较好的频段隔离等优点。

本发明一种嵌套式双频段双圆极化馈源(简称本馈源)，包括：高频段的波导辐射器、高频段的螺钉调配圆极化器、波导正交模、低频段的印刷式圆环辐射器、印刷式圆弧激励器及印刷式圆极化形成网络。其特征是：高频段波导辐射器嵌套在低频段的圆环辐射器中、高频段的波导辐射器与螺钉调配圆极化器及正交模相连组成高频段的圆极化辐射单元、低频段的圆环辐射器通过圆弧激励器耦合馈电。圆弧激励器与印刷式圆极化形成网络相连。通过合理选取圆环辐射器的直径可以控制低频段的方向图，从而保证在反射面的照射区域内，两个频段的馈源具有近似一致的方向。

本发明可以通过优化辐射器的尺寸灵活控制方向图的变化，以便在两个频带内具有近似一致的方向图和统一的相位中心，每个频段可以选择不同的圆极化方式工作。相对于公用一个输入或输出口的双频或多频、宽带馈源而言，该馈源可以具有良好的频段隔离、且结构紧凑。这些优点均可以提高抛物反射面天线的性能。

附图说明

图1是本发明的阵列天线的整体结构图，图中1是低频段的圆环辐射器、2是低频段的印刷式圆弧激励器、3是低频段的金属接地面、4是低频段的印刷式圆极化形成网络，中间通过连接电缆与印刷式圆弧激励器相连接。5是高频段的圆波导辐射器、6是高频段的螺钉调配圆极化器、7是高频段的波导正交模、8和9分别是两个旋向的圆极化信号的输出端口。

图2(a)是计算的低频段和高频段馈源的方向图、图2(b)是计算的低频段和高频段反射面天线的远场方向图、反射面的边缘照射角度为70度，反射面直径是最低频率的24.5个波长。

具体实施方式

下面通过附图1对本发明及其优点作进一步说明。

对照图1，设计的双频段馈源的频率比值为4.6，低频段的圆环辐射器安装在高频段圆波导辐射器后0.15个高频段波长后面，以确保两个频段的频道隔离。低频段的圆环辐射器的外径是0.21个λ_L，λ_L代表低频段波长、内径是0.107个λ_L、离金属接地面的高度是0.1058个λ_L、低频段的印刷式圆弧激励器的外径是0.1779个λ_L、内径是0.1426个λ_L、离金属接地面的高度是0.047个λ_L、低频段的金属接地面的半径是0.3235个λ_L、高频段的圆波导辐射器的口径采用对应频段的标准圆口径波导、当入射的线极化电磁波与高频段的螺钉调配圆极化器中的螺钉方向成45度夹角时，线极化电磁波被分解成与螺钉方向一致及垂直的两个分量，当两个分量具有90度的相位延迟时便形成了圆极化波。两个旋向的圆极化波分别通过波导正交模的两个端口输出。图2(a)给出了计算的低频段和高频段馈源的方向图、从中可以看出，两个频段的馈源方向图比较一致。图2(b)给出了计算的低频段和高频段反射面天线的远场方向图、从中可以看出，此时反射面天线具有高的增益和低的旁瓣电平等特征。