[实用新型]双频正交极化高隔离度喇叭天线

说明书

技术领域

本发明属于喇叭天线以及面天线溃源领域，特别涉及一种双频正交极化高隔离度喇叭天线。

背景技术

气象与人民的生活息息相关。我国气象灾害发生频繁，对人们的生产、生活影响较大，人们日益认识到气象信息资源对经济社会发展的重要性。气象信息对许多社会经济部门的发展和人民生活都有很大贡献。云在天气系统发展、降水形成和大气辐射传输等物理过程以及国民经济的许多领域中都扮演着极其重要的角色。目前，云已经成为全球气候模型中最重要的也是最难确定的气象要素之一。云、雨分布、特性及其演化运动过程的监测对于研究全球气候变化和进行天气预报具有非常重要的作用。因此，对云的探测显得特别重要。

云的研究工作复杂而又庞大，从宏观的云量、云状、云高、云速探测到微观云粒子物理、化学、光学、辐射特性等的研究一直是云研究的重点。对于云及其辐射特性的观测和研究一直比较缺乏。目前主要常用的气象雷达分为晴空风廓线雷达和新一代天气测雨雷达。我国最常用的是新一代天气测雨雷达。该雷达主要用于监测和预警强雷暴等灾害性天气，如果要探测云，则需要较高的传输功率和配置较大的天线，即便这样，由于使用的是厘米波，存在着譬如地物遮挡、特定的探测条件等使用问题。风廓线雷达的工作波长达到6m，它探测晴空风场的能力以及对于降水云结构的观测能力都很好，但是探测云的能力相当有限。因此，尽管这两种雷达在某些情况下可以提供有关云的信息，但是时间分辨率和空间分辨率都很低，不足以给出详细的云结构，不能准确反映时刻变化的云参数信息。所以它们不适合专门用来观测和研究云的宏微观特性。而毫米波雷达的工作波长在毫米波段，它是利用云粒子对电磁波的散射特性，通过对云的雷达回波分析了解云的各种特性，云的回波参数反映了云的宏观和微观结构。

在毫米波频段，电子能量在大气中传播时与大气中悬浮微粒以及含水物质的相互作用比微波频段的相互作用强的多，这些相互作用的机理主要是吸收、散射和折射。而毫米波测云雷达原理的正是基于大气中的悬浮粒子对电磁波所产生的后向散射。影响毫米波传播的主要气体是氧分子和水蒸气。这些气体的谐振将在毫米波频段产生选择性吸收和散射。氧分子谐振引起的吸收峰出现在60GHz和120GHz附近；水蒸气引起的吸收峰出现在220GHz和183GHz附近，在整个毫米波频段有4个传播衰减较小的大气“窗口”，其中心频率分别在35GHz、94GHz、140GHz和220GHz附近，可用带宽分别在15GHz、20GHz、25GHz、60GHz左右。可以看出，任何一个毫米波窗口的可用带宽几乎都包含了厘米波频段的整个频段。这些宽频带的利用十分有利于雷达目标探测与识别的开发应用。毫米波的特性决定了毫米波雷达具有波长短、频带宽、体积小、重量轻、机动性能好等特点。在同样天线口径下，毫米波雷达具有以下优点：易于实现窄波束、低副瓣、高增益，在目标识别上能提供良好的精度和分辨力；能提高低角探测的精度，有效抑制多路径效应和杂波干扰；窄波束还可提高雷达系统抗干扰能力。

双频正交极化天线作为一种接收和发射电磁波的设备，是整个毫米波雷达系统中的一个关键部件。这种天线集合了双频天线和正交极化天线的优点，不仅能大大提高天线的性能，而且减少了通信系统所需天线的数目，很大程度上能降低系统的成本。然而双频正交极化天线在研究和设计上有较大的困难与挑战：一方面要求天线具有双频特性，且每个频带又要求一定的带宽。另一方面对天线的每个频段还提出了极化的要求，要么是不同的频段工作于不同的极化特性，要么每个频段都要具有正交极化的特性，而且要求具有较高的隔离度。目前都采用微带耦合馈电、多层贴片结构和正交模耦合器实现双频正交极化。

但是，对于微带天线，本身存在端口隔离度差，增益较低，不适用于大型反射面天线的馈源；而正交模耦合器往往内部结构复杂，尤其对于毫米波波段，器件尺寸小，器件难以加工，成本较高，且复杂的内部结构易导致后期使用与测试过程中存在较多的不稳定因素，影响器件的整体性能。因此有必要设计一种用于毫米波波段、高增益、较易加工的双频正交极化高隔离度喇叭天线。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种双频正交极化高隔离度喇叭天线。