[发明专利]一种圆极化高效率径向阵列天线

说明书

本发明公开了一种圆极化高效率径向阵列天线，天线主体为介质加载的径向波导；该天线包括：若干辐射单元和馈电结构；所述的辐射单元包括：开在径向波导一侧的正交缝隙阵列加载两阶圆形波导口结构；所述的正交缝隙的两缝距离四分之一波长，使其辐射相位相差90°，构成圆极化波；所述的两阶圆形波导口结构为与所述的正交缝隙叠加设置的顶层波导辐射口和过渡波导辐射口。本发明采用开在径向波导一侧的正交缝隙阵列加载两阶圆形波导口结构，这种结构相比传统缝隙，提高单元增益，压窄波束，多层结构增加天线结构强度，降低单元之间耦合，单元台阶过渡增加阻抗匹配；辐射单元径向间距为一个工作波长λ_g，减少单元之间耦合，使大口径下效率得到提高。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种圆极化高效率径向阵列天线。

背景技术

近些年来，随着雷达、卫星通信领域发展迅猛，对高效率高增益的天线需求逐渐增多，同时圆极化特性的天线对收发天线的位置不敏感，具有高抗干扰的能力，传统微带天线具有低剖面，易实现圆极化的特点，但其结构强度差，辐射效率不高。传统波导结构的圆极化天线存在笨重、体积大等缺点。因此研究一款高效率、高增益、高强度并且轻质量的圆极化天线具有十分重要的意义。

波导阵列天线具有较高的功率容量，较低的馈电损耗的特点，被广泛应用与通信领域。在天线的设计中，其辐射性能直接影响系统的通信能力，天线的形式决定着天线的性能，传统实现高增益的天线往往采用抛物面形式，其体积笨重，抗风力差等缺点很难满足日益增长的低成本、易制造、轻质量的特点。为了满足日益增长的需求，径向线天线被作为高增益卫星接收天线而被提出，它本质上是一种非谐振多模式阵列天线，其能够同时兼具波导缝隙天线的高效率与微带天线的低剖面的特点。

本发明做出之前，市面上圆极化径向天线多采用缝隙阵列单层结构，通过缝隙阵列耦合叠加形成的口面场均匀分布，使其具有高效率。其馈电结构多为探针结构，带宽较窄，单元径向间距为λ_g/2，当天线电尺寸增大时靠近外圈的辐射单元效率下降，很难实现大口径高增益。研究结构高可靠、高稳定性、高增益天线阵列已经成为当下广泛研究的热门课题。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的缺陷，提供一种圆极化高效率径向缝隙阵列天线，实现天线高效率、优圆极化、高强度的机械结构的性能。

为了达到上述目的，本发明提供了一种圆极化高效率径向阵列天线，天线主体为介质加载的径向波导；该天线包括：若干辐射单元和馈电结构；所述的辐射单元包括：开在径向波导一侧的正交缝隙加载两阶圆形波导口结构；所述的正交缝隙的两缝距离四分之一波长，使其辐射相位相差90°，构成圆极化波；所述的两阶圆形波导口结构为与所述的正交缝隙叠加设置的顶层波导辐射口和过渡波导辐射口。

较佳地，所述的顶层波导辐射口的口径为0.52λ_g，所述的过渡波导辐射口的口径为0.49λ_g。

较佳地，所述的顶层波导辐射口和所述的过渡波导辐射口的厚度设置为0.1λ₀至0.2λ₀之间。

较佳地，所述的辐射单元的径向间距为一个工作波长λ_g。

较佳地，所述的正交缝隙的缝隙长度取0.36λ_g至0.48λ_g，缝隙长度随着距离径向波导中心的长度增加而递增。

较佳地，所述的馈电结构包括：波导转同轴结构和同轴转径向波导结构；所述的波导转同轴结构包括：矩形波导和设于矩形波导内的匹配块；所述的匹配块为三阶金属台阶；所述的波导转同轴结构包括中心探针导体，所述的中心探针与所述的匹配块连接；所述的中心探针导体穿过所述的矩形波导与所述的径向波导连接。

较佳地，所述的径向波导采用上下覆铜微带或采用上下金属盖板粘合介质。