[发明专利]一种新型双极化喇叭天线

说明书

本发明一种新型双极化喇叭天线，包括矩形喇叭辐射腔、耦合缝隙、耦合辐射腔、波导匹配段、正交模耦合器、矩形波导同轴转换关节。矩形喇叭辐射腔的宽边和窄边可以根据沿窄边方向极化的E面和H面方向图锥削电平的需要确定初步尺寸；耦合缝隙对称的分布于矩形喇叭的窄边壁上，且缝隙的长边平行于喇叭的窄边方向；一组对称的耦合辐射腔通过耦合缝隙与矩形喇叭辐射腔相连；波导匹配段与矩形喇叭辐射腔下端相连实现矩形端口到方形端口过渡，同时改善双极化喇叭的阻抗匹配性能；正交模耦合器的双极化公共端口连接波导匹配段的方形端口，用于实现极化分离；两个矩形波导同轴转换关节分别连接正交模耦合器侧壁和底端的两个独立极化端口。

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种新型双极化喇叭天线。

背景技术

在雷达SAR成像中，随着需求的越来越高，双极化和多极化工作模式作为提高成像性能的方式之一受到越来越多的关注。为了保证SAR系统能实现双极化和多极化工作模式，需要其发射或接收模块天线具有双极化特性，且一般要求其双极化性能一致，传统的喇叭天线为了保证其双极化性能一致，一般采用圆锥/方形喇叭天线配合正交模耦合器同时实现双极化或采用两副矩形喇叭天线分别实现一种极化，以保证性能的一致性。然而随着现有系统的集成度越来越高，可用空间越来越小，采用两副喇叭天线共同实现双极化的方式受到越来越多的限制。另外，圆锥及方形喇叭天线在组阵设计中受到其轮廓的制约，设计裕度有限；同时在以圆锥喇叭作为馈源照射反射面时，其低口径效率及固定的波束形式难以满足越来越多应用场景的需求。

为了适应苛刻应用环境和高性能指标需求的需要，常要求双极化喇叭天线在电性能方面，具有耐大功率、高效率、一致性的双极化特性、灵活的两正交切面波束设计；而在物理尺寸方面，具有小尺寸、组阵设计方便等特性，现有双极化喇叭天线因其实现原理难以完全满足应用要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种新型双极化喇叭天线，该喇叭天线是通过在传统矩形喇叭天线窄边壁上增加耦合缝隙，并通过耦合缝隙连接一组对称的耦合辐射腔，然后在矩形喇叭输入端配合波导匹配段、正交模耦合器及矩形波导同轴转换关节设计实现。该设计能显著改善矩形喇叭固有的两个正交极化的两正交切面对应波束不等化的现象，从而保证矩形喇叭天线两个正交极化两正交切面对应方向图的一致性，该种新型双极化喇叭在多极化成像SAR等系统中具有广泛的应用价值。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种新型双极化喇叭天线，矩形喇叭辐射腔、耦合辐射腔、波导匹配段、正交模耦合器以及矩形波导同轴转换关节；一组对称的耦合辐射腔与矩形喇叭辐射腔相连；波导匹配段与矩形喇叭辐射腔输入端相连实现矩形端口到方形端口过渡，同时改善双极化矩形喇叭辐射腔因引入耦合辐射腔而导致的阻抗失配特性；正交模耦合器的双极化公共端口连接波导匹配段下端的方形端口，用于实现两正交极化分离；两个矩形波导同轴转换关节分别连接正交模耦合器侧壁和底端的两个独立极化端口，便于馈电连接实现。

耦合缝隙对称的分布于矩形喇叭辐射腔的窄边壁上；一组对称的耦合辐射腔通过耦合缝隙与矩形喇叭辐射腔相连。

所述矩形喇叭辐射腔的宽边和窄边的尺寸根据矩形喇叭沿窄边方向极化的E面和H面方向图锥削电平要求设计。

所述矩形喇叭辐射腔的窄边方向的尺寸不低于1/2波长。

所述耦合缝隙为矩形，且耦合缝隙的长边与矩形喇叭辐射腔的窄边平行；耦合缝隙距离矩形喇叭辐射腔辐射口面的距离根据沿宽边极化方向两正交切面波束锥削电平的需要调整。

所述耦合缝隙距离矩形喇叭辐射腔辐射口面的距离在1/25～1/10波长之间。

耦合辐射腔对称分布于矩形喇叭辐射腔窄边两侧，且通过耦合缝隙与矩形喇叭辐射腔相连。

所述耦合辐射腔的口面为矩形，辐射腔的深度在1/3～1/2波长之间。