[发明专利]一种基于斜面轴向波纹结构的W频段馈源喇叭天线

说明书

一种基于斜面轴向波纹结构的W频段馈源喇叭天线，包括自下而上依次设置的矩形波导、矩‑圆转换结构和圆波导，圆波导的内壁加载有波纹槽结构，波纹槽结构由若干环形的波纹槽组成，波纹槽刻在圆波导内壁，用于改善馈源喇叭天线的交叉极化鉴别度；圆波导的辐射口面处加载有波纹结构，波纹结构位于波纹槽结构的上方，由多圈波纹组成，除最外一圈波纹外，其余各圈波纹的外侧壁均采用具有一定倾角的斜面结构，波纹结构用于稳定馈源喇叭天线增益和改善馈源喇叭天线的旋转对称辐射特性。本发明在75GHz～110GHz的频率范围内，实现了稳定的增益，高交叉极化鉴别度，稳定的半功率波瓣宽度以及旋转对称的辐射特性。

技术领域

本发明属于天线技术领域，特别涉及一种基于斜面轴向波纹结构的W频段馈源喇叭天线，可用于紧缩场测量系统。

背景技术

随着毫米波雷达，太赫兹探测和隐身技术的发展，传统的远场和近场测试已经不再适用于这些领域的天线测试。紧缩场测量是通过在较小的空间内产生准平面波对待测天线进行测量的一种天线测量方式，由于它其具有尺寸小，耗时较短，对准简单，保密性强，对气候要求低等优势，因此对于一些毫米波和更高频的天线进行测试时，往往选择使用紧缩场测试系统。

紧缩场测试系统通常由馈源和反射面组成，馈源作为整个系统的一个重要组成部分它的性能好坏将直接影响到整个测量系统的性能。通常对于馈源，我们希望它的振幅方向图具有旋转对称的辐射性能。同时，还需要较低的电压驻波比，稳定的增益，稳定的半功率波束宽度以及较高的交叉极化鉴别度。

目前，轴向波纹喇叭天线是紧缩场馈源的最常见形式，2017年，K.Sambasivarao设计了一款高性能紧缩场馈源，该馈源采用轴向波纹的波纹形式，共有七圈波纹，增益14dBi，在工作频率范围内，增益存在1dBi的波动，半功率波瓣宽度在32°～41°之间，存在9°波动，交叉极化鉴别度优于50dB，此馈源的增益和半功率波瓣宽度在工作频率范围内存在较大波动；MVG公司生产的W波段紧缩场馈源同样采用轴向波纹的波纹形式，半功率波瓣宽度为34°～40°，相较于K.Sambasivarao设计的高性能紧缩场馈源具有更稳定的半功率波瓣宽度，但是交叉极化鉴别度只有37dB。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于斜面轴向波纹结构的W频段馈源喇叭天线，主要解决现有紧缩场馈源的增益和半功率波束宽度不够稳定，交叉极化鉴别度低等问题，从改善馈源性能的角度去提升整个紧缩场测试系统的测试性能。所设计的馈源喇叭天线在75GHz～110GHz的频率范围内，实现了稳定的增益，高交叉极化鉴别度，稳定的半功率波瓣宽度以及旋转对称的辐射特性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于斜面轴向波纹结构的W频段馈源喇叭天线，包括自下而上依次设置的矩形波导、矩-圆转换结构和圆波导，其中：

所述圆波导的内壁加载有波纹槽结构，所述波纹槽结构由若干个环形的波纹槽组成，所述波纹槽刻在圆波导内壁，所述波纹槽结构用于改善馈源喇叭天线的交叉极化鉴别度；

所述圆波导的辐射口面处加载有波纹结构，所述波纹结构位于波纹槽结构的上方，由多圈波纹组成，除最外一圈波纹外，其余各圈波纹的外侧壁均采用具有一定倾角的斜面结构，所述外侧壁为每圈波纹远离中心轴线一侧的波纹壁，所述倾角为波纹外侧壁与水平面的夹角，所述波纹结构用于稳定馈源喇叭天线的增益和改善馈源喇叭天线的旋转对称辐射特性。

在一个实施例中，所述矩-圆转换结构为阶梯型形状，用于矩形波导与圆波导之间的过渡，自下而上由多级宽边不变窄边递增的等高矩形波导构成，所述宽边，指沿矩形波导的口面的宽边方向，所述窄边，指沿矩形波导的口面的窄边方向。