[发明专利]一种Ku频段平衡馈电双频双极化介质喇叭天线

说明书

本发明公开了一种Ku频段平衡馈电双频双极化介质喇叭天线，包括阶梯渐变的介质喇叭天线、上层平衡馈电网络和下层平衡馈电网络；阶梯渐变的介质喇叭天线通过多层阶梯状介质叠加而成，且每层介质中通过互不相连的金属化长槽围成喇叭的剖面结构；上层平衡馈电网络实现水平极化波，下层平衡馈电网络实现垂直极化波。本发明消除了传统波导喇叭天线组阵时带来的栅瓣问题；本发明天线尺寸大大减小，而且结构非常简单，加工和调试安装都很方便；本发明天线具有宽频带、高隔离度、低交叉极化和高效率的特点；本发明天线具有馈电网络简单、损耗低以及便于集成的特点。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种Ku频段平衡馈电双频双极化介质喇叭天线。

背景技术

近年来，随着卫星通信业务的急剧增长以及卫星通信技术的迅猛发展，传统的微波低频段已经变得十分拥挤，所以在卫星通信中开始使用Ku波段甚至Ka波段，以此来满足日益增长的通信需求。如今，使用最为广泛的Ku波段天线主要是抛物面天线，抛物面天线具有重量大、体积大、成本高、安装调试困难等特点。在某些应用场合由于空间的局限，这种抛物面天线体积过大而不能满足某些技术要求，因此天线的小型化十分重要。在某些特殊的应用场合，比如战场上使用的单兵卫星通讯天线，要求天线具有重量轻、隐蔽性好、机动性强等特点，而这种传统的抛物面天线尺寸大、重量层、机动性和隐蔽性都较差，已经不再适合现代卫星通信的要求。

现在的卫星通信系统对天线提出了更高的要求，不仅需要小尺寸、轻重量、隐蔽性好、机动性强等特点，同时为了满足大容量通信的需求，更是要求天线具有多频段、双极化、宽带化以及低旁瓣等特性。传统的波导喇叭天线以其结构简单、频带宽、功率容量大、调整和使用方便等优点在卫星通信领域广泛使用。然而传统的卫星天线往往只工作在某个单一的频段，不能实现收发共用。为了实现收发共用一副天线，以处理同步接收和发射的两个不同频率的信号，这就需要天线能够实现双频工作，而喇叭天线很容易实现双频工作，能够很好地解决此问题。与此同时，为了适应卫星通信系统的不断升级和满足大容量的通信需求，减少天线数量、降低成本，实现极化分集和频分复用等特性，要求天线能够实现双极化工作。喇叭天线能够实现双极化工作，能够有效解决此问题。

宽带双频双极化的喇叭天线集合了宽带天线、双频天线和双极化天线的优点，不仅提高了天线的性能，更是降低了天线的成本。但是传统的波导喇叭天线单元在组阵实现阵列时，由于喇叭口径较大的缘故，使得单元与单元之间的间距超过一个工作波长，从而出现较大的栅瓣，而较大的栅瓣使得天线的性能大打折扣，也限制了其在卫星通信领域的使用。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够消除栅瓣的Ku频段平衡馈电双频双极化介质喇叭天线。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述Ku频段平衡馈电双频双极化介质喇叭天线，包括阶梯渐变的介质喇叭天线、上层平衡馈电网络和下层平衡馈电网络；阶梯渐变的介质喇叭天线通过多层阶梯状介质叠加而成，且每层介质中通过互不相连的金属化长槽围成喇叭的剖面结构；上层平衡馈电网络实现水平极化波，下层平衡馈电网络实现垂直极化波。

进一步，所述阶梯渐变的介质喇叭天线顶端中心处设有十字交叉的金属条带或金属墙。这样使得喇叭天线口径平面的相位分布更加的均匀，从而提高天线增益和效率。

进一步，所述阶梯渐变的介质喇叭天线由多层介质基板粘接而成，且每层介质基板中间通过PCB工艺形成互不相连的金属化长槽围成喇叭的剖面结构。

进一步，所述上层平衡馈电网络和下层平衡馈电网络均采用基片集成同轴线实现。目的在于基片集成同轴线能传输TEM波，具有宽带特性，同时基片集成同轴线几乎是完全封闭的传输线，串扰较低，从而提高端口之间的隔离度。

有益效果：本发明公开了一种Ku频段平衡馈电双频双极化介质喇叭天线，与现有技术相比，具有如下的有益效果：