[发明专利]一种双极化宽带平板阵列天线馈电网络

说明书

技术领域

本发明属于波导天线设计和制造技术领域，具体涉及一种双极化宽带平板阵列天线馈电网络。

背景技术

天线作为通信系统中的一个重要的无线电设备，其性能的好坏将直接影响无线电设备的性能。相对于抛物面天线，平板阵列天线具有重量轻、效率高、体积小的优势，但是以往的平板阵列天线很难兼具双极化、宽频带和低剖面的特性。传统的平板阵列天线，要么只能在单一频带实现双极化，要么剖面尺寸大，要么使用结构复杂的微带和波导混合馈电方式。随着无线通信和雷达系统的不断发展和完善，人们逐渐发现，要想实现兼具双极化、宽频带和低剖面性能的波导平板阵列天线，其关键在于是否具有双极化、宽频带和低剖面的馈电网络。因此，能否研制出一种兼具双极化、宽频带和低剖面的馈电网络，从而实现整体天线构造的高集成性需求，为本领域技术人员近年来所亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理而实用的双极化宽带平板阵列天线馈电网络，其兼具结构紧凑、带宽宽、剖面低的优点，可作为宽带双极化天线的馈电网络。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种双极化宽带平板阵列天线馈电网络，其特征在于：本馈电网络包括极化分离器，所述极化分离器上设置用于连接外部辐射器的公共端口、用于连接水平极化单元的水平极化端口以及布置于极化分离器底端面处的用于连接垂直极化单元的垂直极化端口，极化分离器形成四行四列状的基础阵列分布；

垂直极化单元包括由Y-T功分器构成的第一垂直极化功分器、由E-T功分器构成的第二垂直极化功分器、由H-T功分器构成的第三垂直极化功分器以及由H-T功分器构成的第四垂直极化功分器；在行方向上，各个第一垂直极化功分器的两输入端口分别连接两两相邻布置的各极化分离器的垂直极化端口；在列方向上，第一列与第二列上的两两相邻布置的第一垂直极化功分器的输出端口分别连通一个第二垂直极化功分器的两输入端口，第三列与第四列上的两两相邻布置的第一垂直极化功分器的输出端口连通另一个第二垂直极化功分器的两输入端口；在行方向上，相邻两个第二垂直极化功分器的输出端口分别连接第三垂直极化功分器的两输入端口；在列方向上，两个第三垂直极化功分器的输出端口连接第四垂直极化功分器的两输入端口；第四垂直极化功分器的输出端口构成该垂直极化单元的总输出端口；

水平极化单元包括由H-T功分器构成的第一水平极化功分器、由H-T功分器构成的第二水平极化功分器、由E-T功分器构成的第三水平极化功分器以及由H-T功分器构成的第四水平极化功分器；第一行与第二行之间以及第三行与第四行之间的两两相邻的极化分离器的水平极化端口均设置于各者的相邻侧面处；上述位于相邻侧面处的两个水平极化端口分别连接第一水平极化功分器的两输入端口；第二水平极化功分器外形呈开口方向与列方向平行的“U”字状结构，第二水平极化功分器的两U型端口构成其输入端口且U型底部构成其输入端口；在行方向上，两两相邻的第一水平极化功分器的输出端口分别连通相应第二水平极化功分器的两输入端口；两两相邻的第二水平极化功分器的输出端口分别连通一个第三水平极化功分器的两输入端口；在列方向上，两个第三水平极化功分器的输出端口连接第四水平极化功分器的两输入端口；第四水平极化功分器的输出端口构成该水平极化单元的总输出端口；

第二行上的相邻两个第一垂直极化功分器之间以及第三行上的相邻两个第一垂直极化功分器之间均存有供第四水平极化功分器的两输入端口所在波导臂穿过的间隙；所述第四水平极化功分器的输出端口位于第三行极化分离器与第四行极化分离器之间的预留区域处。

所述极化分离器包括方波导、分支波导以及方矩变换段，其中：

方波导的首端面形成上述公共端口，方波导的一侧设置波导阶梯且该波导阶梯的阶梯面高度由方波导首端向末端处依次降低；波导阶梯的阶梯面处耦合所述分支波导，所述分支波导的输出端口构成上述水平极化端口；在方波导的末端面设置有方矩变换段，所述方矩变换段由两个以上且沿方波导长度方向横截面面积逐个减小的矩形波导首尾衔接构成，方矩变换段的末端处的输出端口构成所述垂直极化端口；在方波导的波导阶梯所在侧，波导阶梯和方矩变换段所形成的连续的阶梯面高度的渐变取值拟合切比雪夫函数；在上述方波导的波导阶梯所在侧的相对侧，方矩变换段所形成的阶梯面高度的渐变取值同样拟合切比雪夫函数。

波导阶梯的阶梯面与方矩变换段所形成的阶梯面的阶梯宽度均为四分之一波导波长。

本发明的有益效果在于：