[发明专利]基于阶梯式四脊的宽带喇叭天线

说明书

本申请公开了一种基于阶梯式四脊的宽带喇叭天线，包括圆锥喇叭、阶梯式四脊、底部支撑块和馈电同轴线。圆锥喇叭包括直波导段和喇叭段。喇叭段的截面积较大的一端为圆形与两个相互正交的圆柱体相交所得的四段椭圆弧段相连；喇叭段的侧壁上开有四个依次间隔90°的通孔一。阶梯式四脊为四个脊板相互正交构成的一个十字结构；每个脊板包括多段高度相同、宽度依次递减的金属板依次相连呈阶梯状，并开有通孔二，还包括一段外脊线呈曲线的金属板。底部支撑块为四个矩形块相互正交组成十字结构。馈电同轴线有四根，穿过圆锥喇叭上的四个依次间隔90°的通孔三，用于电性连接阶梯式四脊的四个脊板。本申请实现了超宽带、高端口隔离度和高交叉极化隔离度。

技术领域

本申请涉及一种宽带喇叭天线，可作为探头天线用于近场天线测量。

背景技术

天线测量技术分为远场（far field）测量、近场（near field）测量和紧缩场（compact antenna test range）测量。其中，近场测量是用一个特性已知的探头（probe，也称探头天线，probe antenna）测量出被测天线在近场辐射的幅度与相位，再通过近远场变换得到被测天线的远场辐射特性。这种方法克服了场地大小的限制，同时提高了测量的精度，因而受到了广泛的关注。

喇叭天线（horn antenna）因其结构简单、易于加工且增益高、辐射方向图对称性好，常用作探头天线。近场天线测量中常用的角锥喇叭天线，其具有结构简单、增益较高、辐射方向图对称的优点；不足之处则是带宽不够宽导致测量宽带天线时需要频繁地更换探头，且单一极化特性不利于双极化天线的测量。

探头相对方向图、探头极化比率、探头与被测天线间的耦合、探头位置误差等因素与最终天线的测量质量密切相关。测量双极化天线时，相比单极化探头，双极化的探头可以避免旋转操作，消除了为满足不同极化要求移动或改变位置所带来的误差，可以极大地提高测量效率。影响双极化探头的主要因素包括工作带宽、交叉极化隔离度、端口隔离度等。

2018年5月6日在2018年全国微波毫米波会议上由瑜明和周永刚发表的《8mm双线极化四脊棱锥喇叭天线设计》会议论文中，公开一种双线极化的喇叭天线，喇叭采用指数形式脊曲线的四脊结构，通过两根同轴线分别馈电实现双极化输出，可以工作于34GHz至36GHz，带宽与普通圆锥喇叭相近，双端口带内驻波比小于1.5，端口隔离度大于20dB。作为双极化喇叭天线，其带内驻波比较小，但是带宽较窄，端口隔离度较差，容易在测量中引入更多误差。因此在工作带宽和端口隔离度等方面还存在提高空间。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是克服上述现有技术中的不足，提出一种基于阶梯式四脊的超宽带双极化喇叭天线，使用阶梯式过渡的四脊结构实现更好的阻抗匹配效果，极大地增大了喇叭天线的带宽，并在此基础上使用差分馈电实现双极化特性且具有较高的端口隔离度和较高的交叉极化隔离度，在近场测量中作为双极化探头天线使用能够提高天线的近场测量效率。其中，圆锥喇叭天线的横截面为圆形，支持双极化输出。