[发明专利]一种宽带加脊正交模式变换器馈电的双极化馈源

说明书

本发明涉及一种基于宽带加脊正交模式变换器馈电的双极化馈源，包括一个脊喇叭天线以及与天线一体化的正交模式变换器；其中，正交模式变换器配合连接喇叭天线的四侧脊(1)，并由正交模式变换器中间的匹配棱台(2)延伸出喇叭天线的中心脊(3)。这样的结构可使喇叭天线的四侧脊(1)形成的环向场分量得到有效抑制，从而优化整个馈源天线的交叉极化性能，并且使得高频部分的电场产生了相位锥削，可进一步提升高频的波束宽度。此外，脊喇叭天线正常向外辐射带有锥削的端口有一段垂直向外延伸的扩展口面(4)，起到了良好的低频驻波匹配作用。正交模式变换器的输入端可接馈电波导，也可接波导同轴转换后由同轴电缆馈电，其中馈电波导可以是矩形截面或者椭圆截面。

技术领域

本发明涉及宽带紧缩场馈源的技术领域，具体涉及一种宽带加脊正交模式变换器馈电的双极化馈源。

背景技术

随着紧缩场技术的不断发展，紧缩场系统测试效率被不断提高，不论是扫频测量还是点频测量的速度都得到了极大提升，因此，原有的标准波段馈源不能满足紧缩场测量的要求。宽带紧缩场馈源成为未来紧缩场系统必备的测量工具。脊喇叭天线作为超宽带紧缩场的备选天线之一，具有较宽的阻抗带宽，客观上具有作为紧缩场馈源的潜力，但是由于脊喇叭天线方向图性能随着频率的变化变化较大，且交叉极化比性能普遍较差，但部分紧缩场(例如前馈卡塞格伦紧缩场)对馈源的交叉极化性能要求很高，因此无法直接应用，必需针对紧缩场对馈源的要求做精细设计。

针对脊喇叭天线方向图性能的优化，许多宽带反射面天线通过在脊喇叭天线中间闲置的空间中加载介质棒料，对方向图进行调控。在低频部分，天线辐射性能较大程度取决于喇叭天线的脊曲线，而在高频部分，天线辐射性能则在较大程度上取决于介质棒料的设计与介质材料自身的介电常数；其中针对脊喇叭天线交叉极化性能的优化，有部分工作是通过在天线口面开槽在一定程度上改进该性能。但是在实物测试中，若垂直于喇叭天线四面内壁的脊片之间没有对齐，或是介质棒的安装位置出现偏差，交叉极化的测试结果会出现较大的恶化，此时口面的波纹槽改进效果基本没有体现。这说明了脊片的加工精度、介质棒的安装精度会对于天线的交叉极化性能产生明显的影响。而天线工作频带越往高频拓展，对机械加工的精度要求就越高。此时使用3D打印等先进制造技术对天线进行加工，对稳定脊喇叭天线方向图性能起了一定的保障作用，而且通过此等技术，天线工作带宽向高频拓展的能力又有了进一步提升。使用正交模式变换器馈电则对提高天线的隔离度与交叉极化性能有着显著作用。

因此，设计一种加脊正交模式变换器馈电的超宽带双极化馈源，对提高紧缩场馈源的测试效率是有实际意义的。

发明内容

本发明提出了一种新型的宽带加脊正交模式变换器馈电的双极化馈源，该滤有结构紧凑，质量轻便，制造工艺先进，高性能等突出优点。

本发明采用的技术方案为：一种基于宽带加脊正交模式变换器馈电的双极化馈源，包括一个脊喇叭天线以及与天线一体化的正交模式变换器；正交模式变换器配合连接脊喇叭天线的四侧脊，并由正交模式变换器中间的匹配棱台延伸出喇叭天线的中心脊；脊喇叭天线的四个采用特定曲线的四侧脊分别垂直安装在喇叭壁的内壁上；喇叭天线正常向外辐射的锥削端面，即包含了喇叭壁与四侧脊两者的端口截面，有一段垂直向外延伸的扩展口面；加脊正交模式变换器，主要通过单脊，即包含了脊喇叭天线与正交模式变换器两者四侧脊的单个脊片与匹配棱台、波导内壁形成的窄缝对脊喇叭天线馈电，并与喇叭天线中心脊与四侧脊之间的缝隙对齐，正交模式变换器的波导截面可以是矩形或椭圆形；正交模式变换器经过耦合网络后固定为双脊波导，可以通过双脊馈源波导馈电。

其中，所述的加正交模式变换器馈电的脊喇叭天线中，呈喇叭状向外辐射的喇叭壁可成方锥形或是圆台形，此处以方锥为例，高度在0.62λ～0.64λ之间，口面宽度在0.35λ～0.38λ之间，壁厚度在1.5～2.5mm之间。