[发明专利]一种双频圆极化阵列天线

说明书

本发明公开了一种双频圆极化阵列天线，属于卫星通信技术领域。本发明包括四个方型口径的位于天线最上方的角锥喇叭，角锥喇叭呈2×2阵列形式排布，每个角锥喇叭的下方均设有一个波导极化器，波导极化器的下方依次设有右旋极化馈电网络、波导过渡段、左旋极化馈电网络以及背腔层，波导过渡段的上表面设有第一沟槽，波导过渡段的下表面均设有第二沟槽，背腔层的上表面设置有与第二沟槽同构的第三沟槽，第一沟槽构成右旋极化馈电网络的同轴外导体，第二沟槽和第三沟槽分别构成左旋极化馈电网络的同轴外导体。本发明具有圆极化轴比带宽宽、辐射效率高、双圆极化辐射的特点。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，特别是指一种双频圆极化阵列天线。

背景技术

目前在卫星通信系统中，要求天线具有高增益、高效率、双极化等电气特性，特别是要求收发频段间隔较大(1.5-2倍频左右)，且为圆极化辐射。目前，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。

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，不利用实现较高频段的高增益天线设计。

3、喇叭阵列阵列天线。该形式的天线通常以角锥喇叭最为辐射器，借助同轴探针波导腔体微扰的方法实现圆极化激励，该方法实现圆极化激励结构简单，效率较高，但馈电网络横向尺寸较大，导致单单元辐射间距较大，宽带辐射时频段高端方向图会出现较高的栅瓣，导致天线口径效率较大，且此种天线圆极化轴比带宽相对较窄，通常在10％以内。

可见，现有技术中的天线都存在各种各样的弊端，具有较大的改进空间。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种双频圆极化阵列天线，其具有圆极化轴比带宽宽、辐射效率高、双圆极化辐射的特点。

基于上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种双频圆极化阵列天线，其包括四个方型口径的位于天线最上方的角锥喇叭，角锥喇叭呈2×2阵列形式排布，每个角锥喇叭的下方均设有一个波导极化器，波导极化器的下方依次设有右旋极化馈电网络、波导过渡段、左旋极化馈电网络以及背腔层，波导过渡段的上表面设有第一沟槽，波导过渡段的下表面均设有第二沟槽，背腔层的上表面设置有与第二沟槽同构的第三沟槽，第一沟槽构成右旋极化馈电网络的同轴外导体，第二沟槽和第三沟槽分别构成左旋极化馈电网络的同轴外导体。

可选的，波导极化器为方波导内部嵌入阶梯隔片的极化器形式，波导极化器的方形波导口的一端与角锥喇叭的底部馈接，另一端被阶梯隔片分隔为左旋矩形波导口和右旋矩形波导口，左旋矩形波导口馈入波导过渡段，右旋矩形波导口馈入右旋极化馈电网。

可选的，左旋极化馈电网络的馈线和右旋极化馈电网络的馈线均为印制板敷铜结构，左旋极化馈电网络的馈线馈入波导过渡段，右旋极化馈电网络的馈线馈入波导极化器的矩形波导口。

从上面的叙述可以看出，本发明技术方案的有益效果在于：

本发明由角锥喇叭、波导极化器、左右旋极化馈电网络、波导过渡段、背腔构成，能在宽频带内产生高质量的定向波束，收发频段间隔大于1.5个倍频，单频段轴比带宽大于15％，辐射效率高，结构紧凑。