[发明专利]X波段介质喇叭天线

说明书

本发明提供了一种X波段介质喇叭天线，包括极化片、填充介质、倒L形探针、芯套、馈电结构和金属壳体。所述极化片固定于所述填充介质顶部的凹槽内，二者顶部齐平；所述填充介质下端矩形结构挖有“一”字裂缝，将所述倒L形探针置于该缝中；所述芯套为空心圆柱体介质，套于所述倒L形探针外部，其顶端与所述填充介质底部齐平；所述馈电结构为圆柱形金属壳体，其内部呈空心台阶状，其上端与所述芯套下端较细部分实现紧配，其底部与所述倒L形探针最细部分共同组成馈电端口；所述极化片、填充介质、倒L形探针、芯套、馈电结构均置于所述金属壳体内，且所述填充介质、芯套与所述金属壳体内部实现紧配，所述倒L形探针与所述金属壳体共圆心，通过底部馈电。

技术领域

本发明属于天线技术领域，其主要应用于X波段星载天线系统或大型相控阵天线中，对所关注的目标或者区域进行信号的接收或者发送。

背景技术

在深空通信中，卫星天线系统接收发射的信号往往是以电磁波形式进行传播，天线发挥的作用至关重要。随着星载天线的飞跃式发展，对天线多功能、多波段、远距离、高功率的等性能要求越来越高。以卫星为平台的相控阵天线具有高增益、作用距离远、波束快速扫描、波束形变快捷和多波束等特点，满足卫星通信系统装备的性能要求，应用越来越广泛。

卫星通信系统的天线通常采用圆极化天线以接收各个极化方向的电磁波，其常规天线形式有微带天线、螺旋天线和十字阵子天线等；相控阵天线中为方便大规模集成，对天线单元形式提出更高的要求，微带天线以其低剖面、体积小、重量轻等优势应用更为广泛。但是，微带天线作为卫星通信平台常用天线，其本身仍然存在一定劣势。微带天线的工作频带窄，其相对带宽只有1%~7%，尤其对于圆极化微带天线，其满足应用需求的轴比带宽更窄，无法适用一些宽带系统。另外，由于加工存在误差，为使微带天线满足工作频带要求，通常会对实际加工的微带贴片性能进行多次摸索并调整，尤其是X波段或更高频段的微带天线，这对于天线设计尤其是大型阵列来说无疑增加了巨大的工作量和成本。再者，微带天线阵面通常均采用阵面整体加工和安装方式，若天线单元出现故障需要替换时，需阵面整体替换，造成浪费。螺旋天线也常应用于X波段星载天线系统中，虽然其具有较宽的工作带宽和较好的圆极化性能，但其包络尺寸一般较大，高度甚至达到3倍工作波长，会占用卫星空间安装资源，更不适用于阵列天线中。

发明内容

为解决上述问题，需研究出其它天线形式，替代上述天线类型，并能更好的应用于相控阵天线中，具有深远意义。本发明中所涉及的天线主要应用于X波段星载天线系统和大型相控阵天线系统，克服现有技术的不足，相比微带天线，具有宽的工作带宽和更优的圆极化性能，用于阵列天线中，安装使用更为灵活，更便于天线排列组阵。相比螺旋天线，该天线尺寸小、重量轻，更适用于相控阵系统中。

本发明所涉及的X波段介质喇叭天线共包括五个组成部分：极化片（1）、填充介质（2）、倒L形探针（3）、芯套（4）、馈电结构（5）和金属壳体（6）。

所述极化片（1）固定于所述填充介质（2）顶部的凹槽内，二者顶部齐平。所述填充介质（2）下端矩形结构挖有“一”字裂缝，将所述倒L形探针（3）置于该缝中。所述芯套（4）为空心圆柱体介质，套于所述倒L形探针（3）外部，其顶端与所述填充介质（2）底部齐平。所述馈电结构（5）为圆柱形金属壳体，其内部呈空心台阶状，其上端与所述芯套（4）下端较细部分实现紧配，其底部与所述倒L形探针（3）最细部分共同组成馈电端口。

所述极化片（1）、填充介质（2）、倒L形探针（3）、芯套（4）、馈电结构（5）均置于所述金属壳体（6）内，且所述填充介质（2）、芯套（4）与所述金属壳体（6）内部实现紧配，所述倒L形探针（3）与所述金属壳体（5）共圆心，通过底部馈电。

本发明所设计的X波段介质喇叭天线通过底部中心同轴馈电，经过一段倒L形探针实现“同轴——矩形波导”变换，再利用矩形波导激励圆形喇叭天线口径中的电磁场从而使其向自由空间辐射。由于该天线为波导结构，因此该天线可实现较宽的工作带宽。