[发明专利]一种Ka频段圆极化天线

说明书

本发明公开了一种Ka频段圆极化天线，包括辐射器和圆极化器，所述辐射器与所述圆极化器相连，其中所述辐射器包括阶梯喇叭和十字栅格；所述阶梯喇叭包括辐射口和至少一个过渡辐射口，所述十字栅格设置于所述辐射口内且其四个顶点与辐射口内表面相切。本发明所述Ka频段圆极化天线，具有双圆极化辐射、高效率、低剖面、易加工等优点。

技术领域

本发明涉及微波天线技术领域，尤其是一种Ka频段圆极化天线。

背景技术

卫星通信系统的地面终端天线主要采用反射面天线、平板天线、相控阵天线等天线形式。反射面天线轮廓较高，体积相对较大，不适用于高速移动载体平台。相控阵天线的剖面极低，二维的相控阵天线不需要机械伺服系统便能实现天线波束的扫描，非常适用于飞机、高速列车等载体平台，但是相控阵天线制造和维护成本高，民用通信系统难以承受。平板天线具有剖面低、效率高的优点，在卫星通信地面终端上应用越来越广泛，其设计的难点在于天线的栅瓣抑制、剖面压低和效率提高等方面。

实现平板天线的双圆极化辐射主要有两种方法：第一种是采用双线极化天线单元组阵，组阵后的两路线极化信号经3dB耦合器进行圆极化信号合成，实现平板阵列的双圆极化辐射；第二种是采用双圆极化辐射天线单元直接组阵，实现平板阵列的双圆极化辐射。

由于Ka频段对应的波长较短，若采用双线极化合成实现圆极化辐射，由于加工误差因素存在，可能会对天线的两路线极化信号相位产生较大影响。若两路线极化信号相位在进入3dB定向耦合器之前不一致，合成后的圆极化天线轴比将变差。

文献Partial dielectric loaded septum polarizer:, US 9640847 B2[P]中设计了一种双频双圆极化平板天线阵列，文献中采用的天线单元为加介质的喇叭天线接隔片圆极化器结构，隔片圆极化器可以实现单元天线的双圆极化辐射，加介质喇叭可以减小单元天线辐射口的尺寸。该阵列天线的单元间距和最低工作频率对应的波长相当，可以有效地抑制阵列栅瓣。但是这种阵列加入了介质，增加了天线的复杂度，介质的存在不可避免地降低了阵列天线的效率；另外，由于单元间距的减小，阵列的馈电网络布置更为复杂，增大了天线加工难度。

发明内容

基于现有技术的上述缺陷，本发明实施例提供一种Ka频段圆极化天线。

本发明的技术方案如下：

Ka频段圆极化天线，包括辐射器和圆极化器，所述辐射器与所述圆极化器相连，所述辐射器包括阶梯喇叭和十字栅格；所述阶梯喇叭包括辐射口和至少一个过渡辐射口，所述十字栅格设置于所述辐射口内。

其中，所述辐射器通过所述过渡辐射口与所述圆极化器相连。

进一步地，所述阶梯喇叭过渡辐射口到辐射口的口径呈递增趋势，辐射口的口径最大。

进一步地，所述十字栅格的四个顶点与所述辐射口内表面相切，所述十字栅格的十字中心和所述阶梯喇叭的中心位于同一竖直线上。所述十字栅格为金属材质。

其中，所述圆极化器包括波导和金属阶梯，所述金属阶梯设置于所述波导内表面。

进一步地，所述波导包括与所述辐射器相连的输出口和另一端的输入口；所述金属阶梯的最低一层将所述波导输入口均分为输入口一和输入口二，所述金属阶梯最高一层上设置有金属隔片，所述金属隔片将所述波导输出口均分为输出口一和输出口二，所述输入口一和输入口二分别与所述输出口一和输出口二对应。

进一步地，所述圆极化器还包括转弯波导一和转弯波导二，所述转弯波导一和转弯波导二的一端分别与所述输入口一和输入口二相连，所述转弯波导一和转弯波导二的另一端分别与位于所述圆极化器侧面的第一馈电端口和第二馈电端口相连。

进一步地，所述转弯波导为90°转弯，在所述90°转弯外角处设置有阶梯调配块。