[发明专利]一种双频双圆极化高效共口径平板天线

权利要求书

1.一种双频双圆极化高效共口径平板天线，其特征在于，包括上下依次布设的辐射口径层(1)、谐振波导层(2)、功分馈电网络层(3)；所述辐射口径层(1)包括高频圆极化辐射单元(11)与低频圆极化辐射单元(13)，所述高频圆极化辐射单元(11)为方形开口波导腔体；所述低频圆极化辐射单元(13)为T形开口波导腔体；高频圆极化辐射单元(11)与低频圆极化辐射单元(13)相互交错均匀排布；谐振波导层(2)包括高频馈电波导腔(21)与低频谐振波导腔(22)，高频馈电波导腔(21)等间距水平分布，低频谐振波导腔(22)垂直穿插在相邻高频馈电波导腔(21)璧间；功分馈电网络层(3)包括高频馈电网络(31)与低频馈电网络(33)，高频馈电网络(31)设置于阵列天线中轴线所在垂面上，低频馈电网络(33)设置于其两侧；

所述高频圆极化辐射单元(11)的腔内对称分布两组高度相同、长度厚度不同的金属膜片，对主模微扰形成幅度相等、相位相差90度的正交模实现圆极化，方形开口波导腔金属底面中轴线上开有S形激励缝隙(12)馈电，将高频馈电波导腔(21)内的能量耦合至高频圆极化辐射单元(11)，缝隙长度为λ/2，其中，λ为工作频带内中心频点的自由空间波长，S形激励缝隙(12)的宽度小于其长度；

所述低频圆极化辐射单元(13)的包括扁波导和单脊支节波导，两波导相互正交，引导产生两个幅度相等、相位相差90度的主模，辐射到口径面实现圆极化；所述低频圆极化辐射单元(13)通过馈电波导(14)与低频谐振波导腔(22)连接，所述馈电波导(14)为非对称的双脊波导，双脊的几何中心位于扁波导和单脊支节波导交叉处正下方。

2.根据权利要求1所述的一种双频双圆极化高效共口径平板天线，其特征在于，所述高频馈电波导腔(21)为小型化的单脊波导，与所述高频圆极化辐射单元(11)接触的波导璧中轴线上开有所述S形激励缝隙(12)，每条缝隙中心的侧下方都设置一个小长方体金属块，对缝隙周围的场局部微扰，使缝隙切割电流，向上耦合能量。

3.根据权利要求1所述的一种双频双圆极化高效共口径平板天线，其特征在于，所述低频谐振波导腔(22)为体积尺寸相同的双脊波导，所述低频圆极化辐射单元(13)的扁波导、馈电波导(14)与所述低频谐振波导腔(22)的宽度由上至下依次增加；所述低频谐振波导腔(22)与馈电波导(14)的剖面高度大于高频馈电波导腔(21)的宽，且共同构成一个阶梯过渡结构，在所述低频馈电网络(33)和所述低频圆极化辐射单元(13)之间完成阻抗匹配。

4.根据权利要求1至3任一所述的一种双频双圆极化高效共口径平板天线，其特征在于，所述高频馈电网络(31)为一分四波导功分器，通过两个一分二单脊波导功分器和一个一分二双脊波导功分器由上到下级联构成，其中一分二单脊波导功分器的功分端口与所述高频馈电波导腔(21)璧相连接，一分二单脊波导功分器的总口与一分二双脊波导功分器的功分端口通过多层阶梯单脊波导腔过渡连接，一分二双脊波导功分器的总口为高频馈电网络(31)的总馈电口，设置在阵列天线的正中心。

5.根据权利要求1至3任一所述的一种双频双圆极化高效共口径平板天线，其特征在于，所述低频馈电网络(33)为一分六波导功分器，通过两个一分三双脊波导功分器和一个一分二E面波导功分器由上到下级联构成，其中一分三双脊波导功分器采用先一分二不等分再等分的结构，其功分端口与所述低频谐振波导腔(22)底端相连接，一分三双脊波导功分器的总口与一分二E面波导功分器的功分端口通过L形垂直过渡波导连接，一分二E面波导功分器的总口为低频馈电网络(33)的总馈电口，设置在阵列的中轴线上。

6.根据权利要求1至3任一所述的一种双频双圆极化高效共口径平板天线，其特征在于，所述高频圆极化辐射单元(11)辐射右旋圆极化波，所述低频圆极化辐射单元(13)辐射左旋圆极化波。

7.根据权利要求1至3任一所述的一种双频双圆极化高效共口径平板天线，其特征在于，所述辐射口径层(1)、谐振波导层(2)、功分馈电网络层(3)的几何结构关于天线阵列中轴线完全对称；所述辐射口径层(1)关于天线阵列中心旋转对称。

8.根据权利要求1至3任一所述的一种双频双圆极化高效共口径平板天线，其特征在于，相邻的高频圆极化辐射单元(11)与低频圆极化辐射单元(13)间的金属侧壁壁厚为0.5mm；相邻的所述高频馈电波导腔(21)与低频谐振波导腔(22)间的金属侧壁壁厚为0.8mm；所述高频馈电波导腔(21)底面与所述高频馈电网络(31)一分二双脊波导功分器顶面间的金属壁壁厚为0.8mm；所述高频馈电网络(31)与所述低频馈电网络(33)的侧壁壁厚为1mm。