[发明专利]介质加载宽带小型化双圆极化天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种介质加载宽带小型化双圆极化天线，特别涉及一种应用于发射和接收双圆极化波的宽频带、低驻波、高增益、功率容量大的双圆极化天线。

背景技术

近年来，双圆极化天线在卫星导航、通信系统、雷达、电子对抗得到了越来越广泛的应用，起到的作用也越来越重要；圆极化天线可以接受任意极化形式的线极化波，提高了天线接收信号的能力；双圆极化天线的好处在于一副天线可以发射和接收左旋圆极化波、右旋圆极化波，收发一体，实现收发隔离，减小收发端口之间的干扰；另外它可以实现极化分集接收；目前常用的双圆极化天线包括偶极子天线、螺旋天线、微带天线等，其中微带天线是主要形式，但是微带天线固有的工作频带窄、功率容量低、增益低。

发明内容

本发明针对现有技术的上述缺陷，解决了微波波段圆极化天线宽波束覆盖时增益低、工作频带窄、功率容量低的问题，可提供一种能够稳定工作在微波波段宽频带、低驻波比、高增益、功率容量大且结构紧凑、成本低、体积小、一致性好的介质加载宽波束双圆极化天线。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的介质加载宽带小型化双圆极化天线，包括双圆极化辐射器和锥台反射面；双圆极化辐射器包括介质、方波导、阶梯隔板、同轴接头；所述的介质为聚四氟乙烯，聚四氟乙烯为一种耐高温、耐气候、低损耗、低成本的介质材料，且易于加工成型，其介电常数为2.1左右；

双圆极化辐射器主体是基于金属波导的隔板圆极化器；双圆极化辐射器金属部分分两部分加工，配合安装，双圆极化辐射器两侧通过螺钉分别与同轴接头固定在一起；

介质一部分填充在方波导的内腔，一部分加载在方波导口面处；在方波导口面处加载介质时，波在介质中传播速度与空气中不同导致方波导口面处场的分布和相位的变化，故加载的介质既改善阻抗匹配又起到展宽了波束；调节锥台反射面中圆台的高度可以提高天线辐射角度范围内的增益；

双圆极化辐射器材料为铜，表面镀金处理；

锥台反射面材料为铝，表面发黑处理；同轴接头采用SMA接头，

双圆极化辐射器长38.8mm，方波导的内腔边长为14.65mm，方波导的金属壁厚为2mm，方波导的内腔为了便于加工作圆角处理，方波导的内腔的半径为2mm；方波导的内腔中间开上下两道宽槽，每道槽宽均为2mm，深均为0.5mm，用于阶梯隔板的定位和固定；同轴接头距方波导的底部距离为4.8mm，同轴接头的探针插入深度为8.4mm；

方波导内腔的聚四氟乙烯边长14.63mm，圆角半径为2mm；

加载在方波导口面处的聚四氟乙烯上底面边长为10.63mm，下底面边长为14.63mm，高度为2mm；介质中间开槽宽度为2mm，介质所开槽的阶梯尺寸与阶梯隔板尺寸对应，介质分两块加工，然后拼合在一起；阶梯隔板和方波导的底部一体设计加工，与方波导配合安装时采用方波导的内腔中间开的两道槽定位和固定；

锥台反射面包括上面的圆锥部分和下面的圆柱部分，圆锥部分和圆柱部分一体化加工成型，锥台反射面的中心沿高度方向开有通孔，通孔为正方形，通孔的边长为18.65mm，通孔的高为21mm；圆锥部分上、下底半径分别为18mm、50mm，高度为17mm；圆柱部分半径为68mm，高度为4mm；

双圆极化辐射器与锥台反射面共轴放置，使双圆极化辐射器与锥台反射面在垂直于轴线的平面内平齐。

有益效果

本发明工作在微波波段，在整个设计频带内，驻波小于1.6，在方位面360°，俯仰面-65°～+65°的波束范围内增益均大于-3dBi，在方位面360°，俯仰面-50°～+50°的波束范围内轴比小于6dB，在方位面360°，俯仰面-65°～+65°的波束范围内轴比小于8dB；左、右旋圆极化端口隔离度小于-12dB；

本发明是使用隔板圆极化器直接馈电，经过介质加载和反射面的反射，将信号辐射到空间中，在保证良好的驻波特性的基础上，展宽了波束，确保±65°俯仰角范围内的增益、轴比达到要求，且带宽宽；同时采用对称结构保证了左、右旋圆极化波在辐射性能上保持一致性。

附图说明

图1是本发明的天线俯仰面结构示意图及内剖面图；

图2是本发明的双圆极化辐射器结构示意图(包含隔板放置与圆极化的对应关系)；

图3是阶梯隔板的结构和尺寸示意图；

图4是天线在f0±2GHz的左旋圆极化端口、右旋圆极化端口的电压驻波比曲线；

图5是本发明在f0±2GHz的端口隔离度曲线；