[发明专利]双频圆极化天线

说明书

技术领域

本发明涉及卫星通信、微波通信领域中高效率圆极化阵列天线，该天线设计的技术主要包括：共口径双频圆极化技术、高隔离度技术。

背景技术

目前在通信频段越来越向高频段发展，尤其在Ku、Ka波段，其频率决定带宽比工作在L、S波段的天线，工作在此频段的要求天线具有尺寸小、增益高、点波束的特性，尤其，其收发工作频段距离较远，需要天线双频工作，且需要圆极化辐射，实现上述性能的天线主要有以下几种天线形式，但各有优缺点。

1、波导缝隙天线：该形式天线是在波导宽边或窄边进行开缝，通常有行波、驻波两种阵列形式，但辐射单元缝隙的增益相对较低，通常只有7dB左右，由于为串馈形式，带宽内出现频扫现象，随着工作频率的增高，要求加工精度也越高，需借助较高的焊接工艺加工制造，成品率较低，导致成本较高，且实现双频圆极化共口径辐射，难度较大。

2、微带贴片天线，该天线形式具有轮廓低、可集成有源器件、可实现辐射单元与网络一体化设计的，但天线的介质损耗较大，且存在漏波效应，天线单元增益低、馈电网络损耗大，不利用实现高增益天线设计。

3、反射面天线，该形式天线在Ka频段具有很好的射频性能，差损低、辐射效率高、实现圆极化辐射相对技术较为简单，但该形式天线物理尺寸较大，不适用在一些空间狭小的场合。

4.透镜天线，该天线形式与反射面天线类似，通常采用馈源照射介质球、介质饼等，使波束聚焦，实现高增益照射的目的，但与反射面天线同样具有天线体积尺寸过大，无法实现波束调整的功能。

发明内容

本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种双频圆极化天线，本发明的特点是，双频圆极化辐射，损耗低，辐射效率高，高隔离度，结构紧凑。

本发明是这样实现的：双频圆极化天线，包括圆锥喇叭口1、低频谐振腔2、高频谐振腔3、高频极化探针4和低频极化探针5，低频谐振腔2的上开口与圆锥喇叭口1的下开口相接，低频谐振腔2的侧壁上固定有低频极化探针5；高频谐振腔3的上开口与低频谐振腔2的下开口相接，高频谐振腔3的侧壁上固定有高频极化探针4；低频谐振腔2和高频谐振腔3均为椭圆柱形状；低频极化探针5与低频谐振腔2的椭圆长轴共线，高频极化探针4与高频谐振腔3的椭圆长轴共线；低频谐振腔2的椭圆长轴与高频谐振腔3的椭圆长轴在两个腔体的交界面相垂直。

其中，所述的圆锥喇叭口1的馈电端口的直径为0.65λ₀；其中，λ₀为工作频段的中心频率对应的波长。

其中，低频谐振腔2的椭圆长轴的长度小于圆锥喇叭口1的馈电端口直径。

其中，所述的低频谐振腔2的椭圆长轴的长度为0.525λ_l，短轴的长度为0.485λ_l；高频谐振腔3的椭圆长轴的长度为0.5λ_h，短轴的长度为0.42λ_h；其中，λ_l为低频段的中心频率对应波长，λ_h为高频段的中心频率对应波长。

其中，所述的低频极化探针5进入低频谐振腔2的长度为0.22λ_l，距离低频谐振腔2的底面为0.17λ_l； 高频极化探针4进入高频谐振腔3的长度为0.2λ_h，距离高频谐振腔3的底面为0.11λ_h；其中，λ_l为低频段的中心频率对应波长，λ_h为高频段的中心频率对应波长。

其中，高频段中心频率对应波长λ_h与低频段中心频率对应波长λ_l之比为：λ_h/λ_l=1/1.5。

本发明与背景技术比较有如下优点：

1、本发明的双频圆极化天线由圆锥喇叭口1、低频谐振腔2、高频谐振腔3、高频极化探针4和低频极化探针5组成，天线阻抗带宽大于20%，带宽内增益大于8.5dB，辐射效率大于81.5%，小于3dB的轴比带宽大于25%，端口隔离带宽内大于30%，双频段的中心频率比为1.5较为合适。

2、本发明整个天线结构简单、紧凑，辐射效率高，双频圆极化辐射，可作为平面阵列辐射单元，实现高效率窄波束辐射。

附图说明

图1是本发明三维结构示意图。

图2是本发明的透视示意图。

具体实施方式