專利名稱：一種改善偏置拋物面天線交叉極化特性的波紋喇叭饋源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及通信天線領(lǐng)域中一種改善偏置拋物面天線交叉極化特性的波紋喇叭饋源，特別適用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)中具有高增益、低旁瓣、低交叉極化性能的單偏置拋物面天線及需要小焦距直徑比的衛(wèi)星通信單偏置拋物面天線做波紋喇叭饋源裝置。
單偏置拋物面天線經(jīng)常用于需要高增益和低旁瓣輻射特性的通信系統(tǒng)中，由于饋源及其支撐結(jié)構(gòu)避開了入射波和反射波的光學(xué)路徑，所以得到了的高增益和低旁瓣特性。但是，由于偏置結(jié)構(gòu)破壞了天線結(jié)構(gòu)的對稱性，使單偏置拋物面天線產(chǎn)生一個嚴(yán)重的缺點(diǎn)，即線極化使用時的去極化特性和圓極化使用時的波束傾斜現(xiàn)象，這在高性能的通信系統(tǒng)中，特別是在采用頻率復(fù)用體制的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中是不允許出現(xiàn)的，由此限制了單偏置拋物面天線在衛(wèi)星通信領(lǐng)域中的實際應(yīng)用。
為了改善單偏置拋物面天線的交叉極化特性，國內(nèi)外研究人員普遍采取的技術(shù)措施是加大拋物面天線的焦距直徑比，但是，使用大的焦距直徑比會給饋源的支撐結(jié)構(gòu)帶來困難，而且饋源的支撐結(jié)構(gòu)越長其結(jié)構(gòu)變形越大，天線的總體電氣性能也就難于保證，大焦距直徑比的單偏置拋物面天線更不利于車載移動站的使用情況。此外，即使焦距直徑比增大到0.9，其交叉極化電平也很難達(dá)到衛(wèi)星組織規(guī)定的主波束1dB點(diǎn)范圍內(nèi)小于-33dB的入網(wǎng)規(guī)范。
本實用新型的目的在于避免上述背景技術(shù)中的不足之處而提供一種既能降低單偏置拋物面天線交叉極化輻射電平、又能保證天線具有高增益和低旁瓣性能的改善偏置拋物面天線交叉極化特性的波紋喇叭饋源，并本實用新型還具有結(jié)構(gòu)簡單、便于加工制造及批量生產(chǎn)、成本低廉等特點(diǎn)，適合衛(wèi)星通信系統(tǒng)中單偏置拋物面天線做波紋喇叭饋源。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的它由波紋槽19結(jié)構(gòu)的雙摸波紋喇叭1、高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12和高次模截止光壁圓波導(dǎo)13結(jié)構(gòu)的激勵器2、腔蓋板3構(gòu)成，其中激勵器2的高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12圓周壁上加工1至5個耦合腔4結(jié)構(gòu)，1至5個耦合腔4與高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12圓周內(nèi)壁之間加工1至5個耦合孔5結(jié)構(gòu)，腔蓋板3用螺釘固定在耦合腔4上，激勵器2的高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12和高次模截止圓波導(dǎo)13加工成整體結(jié)構(gòu)，雙模波紋喇叭1與激勵器2用螺釘固定連接，雙模波紋喇叭1加工成波紋槽19結(jié)構(gòu)，波紋槽19結(jié)構(gòu)內(nèi)口與激勵器2的高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12輸出端口對接連接。
本實用新型的目的還可以通過以下措施達(dá)到本實用新型1至5個耦合腔4的每個耦合腔4的長度尺寸6為8至14毫米、寬度尺寸7為3至8毫米、深度尺寸8為1至6毫米，各個耦合腔4與耦合腔4之間的分布角度11為30至60度。
本實用新型1至5個耦合孔5的每個耦合孔5的長度尺寸9為7至12毫米、寬度尺寸10為0.5至4毫米。
本實用新型激勵器2的高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12的波導(dǎo)管縱向長度尺寸14為20至38毫米，波導(dǎo)管直徑尺寸15為20至25毫米，高次模截止光壁圓波導(dǎo)13的波導(dǎo)管直徑尺寸16為16至19毫米。
本實用新型雙模波紋喇叭1的第一個波紋槽19的槽深度尺寸17為9至12毫米、槽寬度尺寸18為2至5毫米。
本實用新型相比背景技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)1．本實用新型由于采用了雙模波紋喇叭1和激勵器2結(jié)構(gòu)做波紋喇叭饋源，使波紋喇叭內(nèi)能同時傳輸主模HE11模和高次模HE21模兩種模式的電磁波，主模產(chǎn)生軸對稱的輻射波束，通過適當(dāng)控制其對單偏置拋物面天線邊緣的照射電平，保證了天線具有高增益和低旁瓣特性，天線效率達(dá)65％～70％，天線旁瓣滿足國際衛(wèi)星組織規(guī)定的29-251gθ入網(wǎng)技術(shù)規(guī)范。而高次模HE21由激勵器產(chǎn)生，通過適當(dāng)控制其幅度和相對于主模的相對相位差，使其輻射場抵消單偏置拋物面天線由于其結(jié)構(gòu)的非對稱性而產(chǎn)生的交叉極化輻射場，從而使天線的交叉極化電平顯著地降低，在Ku頻段的發(fā)射端(14GHz～14.5GHz)500MHz的帶寬內(nèi)、雙線極化工作狀態(tài)下交叉極化峰值電平低于-30dB(相對于主波束最大值)，主波束1dB點(diǎn)范圍內(nèi)低于-33dB，完全滿足國際、國內(nèi)衛(wèi)星組織規(guī)定的天線交叉極化入網(wǎng)技術(shù)規(guī)范2．本實用新型裝配結(jié)構(gòu)零部件少，因此結(jié)構(gòu)簡單，便于加工制造及批量生產(chǎn)，成本低廉，適合于衛(wèi)星通信系統(tǒng)中具有高增益、低旁瓣、低交叉極化性能的小焦距直徑比的單偏置拋物面天線做波紋喇叭饋源裝置。
以下結(jié)構(gòu)附圖和實施例對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型激勵器2的A-A方向剖示圖。
參照圖1、圖2，本實用新型由波紋槽19結(jié)構(gòu)的雙模波紋喇叭1、高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12和高次模截止光壁圓波導(dǎo)13結(jié)構(gòu)的激勵器2、腔蓋板3構(gòu)成。其中激勵器2的高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12圓周壁上加工1至5個耦合腔4結(jié)構(gòu)，1至5個耦合腔4與高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12圓周內(nèi)壁之間加工1至5個耦合孔5結(jié)構(gòu)，激勵器2的高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12和高次模截止光壁圓波導(dǎo)13加工成整體結(jié)構(gòu)。激勵器2的作用是產(chǎn)生一個激勵器中的TE21高次模電磁波信號。實施例激勵器2采用市售鋁棒材料兩端加工成法蘭盤結(jié)構(gòu)，便于連接安裝，激勵器2內(nèi)部的左端部加工成圓筒形管狀波導(dǎo)管結(jié)構(gòu)的高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12，激勵器2內(nèi)部的右端部加工成圓筒形管狀波導(dǎo)管結(jié)構(gòu)的高次模截止光壁圓波導(dǎo)13，高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12的波導(dǎo)管孔直徑尺寸15為20至25毫米，波導(dǎo)管孔縱向長度尺寸14為20至38毫米，實施例高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12的波導(dǎo)管孔直徑制作成21毫米，縱向長度尺寸14制作成22毫米，高次模截止光壁圓波導(dǎo)13的波導(dǎo)管孔直徑尺寸16為16至19毫米，實施例波導(dǎo)管孔直徑尺寸16制作成17毫米，制作中截止光壁圓波導(dǎo)13的波導(dǎo)管孔直徑尺寸小于高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12的波導(dǎo)管孔直徑尺寸，其作用是防止高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12中激勵的高次模向高次模截止光壁圓波導(dǎo)13中傳輸。
本實用新型激勵器2的高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12圓周壁上加工1至5個耦合腔4,1至5個耦合腔4和在高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12圓周內(nèi)壁之間加工1至5個耦合孔5，其作用是在高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12中產(chǎn)生一個TE21高次模電磁波。每個耦合腔4的長度尺寸6為1至6毫米、寬度尺寸7為3至8毫米，深度尺寸8為1至6毫米，耦合腔4與耦合腔4之間的分布角度11為30至60度。每個耦合孔5的長度尺寸9為7至12毫米、寬度尺寸10為0.5至4毫米。實施例在激勵器2圓周壁上加工2個耦合腔4和2個耦合孔5，每個耦合腔4的長度尺寸6加工成9毫米，寬度尺寸7加工成4毫米、深度尺寸8加工成4毫米，兩個耦合腔4之間在高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12管壁上分布角度11為40度。在耦合腔4內(nèi)加工的耦合孔5長度尺寸9加工成5毫米、寬度尺寸10加工成1毫米。耦合孔5的深度直至打通內(nèi)壁，即在內(nèi)壁上加工長方形的耦合孔結(jié)構(gòu)。
本實用新型雙模波紋喇叭1與激勵器2用螺釘固定連接。實施例把激勵器2的左端口法蘭盤用螺釘與雙模波紋喇叭1的外壁固定連接安裝，并使激勵器2的高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12的波導(dǎo)管口與雙模波紋喇叭1的波紋槽口對接。雙模波紋喇叭1的第一個波紋槽19，即與高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12波導(dǎo)管對接的第一個波紋槽其槽深度尺寸17為9至12毫米、槽寬度尺寸18為2至5毫米，實施例雙模波紋喇叭的第一個波紋槽19深度尺寸17加工成10毫米、槽寬度尺寸18加工成3毫米。第一個波紋槽的內(nèi)直徑尺寸與高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12的波導(dǎo)管孔直徑尺寸15相一致。以保證高次模激勵器中傳輸?shù)闹髂E11模和高次模TE21模無反射地傳入雙模波紋喇叭內(nèi)，并轉(zhuǎn)化成波紋喇叭內(nèi)的主模HE11模和高次模HE21模。本實用新型腔蓋板3用螺釘固定在耦合腔4上，其作用是使耦合腔4構(gòu)成一個密封的腔體結(jié)構(gòu)，實施例采用2毫米厚的鋁板材料加工而成。本實用新型雙模波紋喇叭1其喇叭孔內(nèi)加工成波紋槽結(jié)構(gòu)，其作用是使饋源產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)對稱的輻射波束，以保證天線具有高增益和低旁瓣特性。實施例采用市售鋁棒材料自制加工成波紋槽結(jié)構(gòu)的波紋喇叭。
本實用新型簡要工作原理如下線極化(垂直極化或水平極化)的主模TE11模信號由高次模截止光壁圓波導(dǎo)13的波導(dǎo)管口輸入，在位于高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12壁上加工有1至5個耦合孔5和與之相連的1至5個耦合腔4，耦合孔5和耦合腔4組成的激勵器激勵起高次模TE21模，該高次模在右邊的高次模截止圓波導(dǎo)內(nèi)處于截止?fàn)顟B(tài)，不能向右傳輸，但它能和主模TE11模一起向左傳輸，輸入雙模波紋喇叭1內(nèi)，高次模傳播光壁圓波導(dǎo)12中的主模TE11和高次模TE21分別轉(zhuǎn)化成波紋喇叭內(nèi)的主模HE11和高次模HE21信號，并以合適的幅度、相位關(guān)系從雙模波紋喇叭1孔徑面上輻射出去。喇叭孔的直徑尺寸取決于為保證單偏置拋物面天線具有高效率和低旁瓣特性所需的邊緣照射電平，而波紋喇叭內(nèi)傳輸?shù)母叽文E21模，通過適當(dāng)控制其相對于主模HE11模的幅度和相位差，使其輻射場抵消單偏置拋物面天線因其結(jié)構(gòu)的非對稱性而產(chǎn)生的交叉極化輻射場，從而顯著地降低天線的交叉極化輻射電平，滿足國際、國內(nèi)衛(wèi)星組織規(guī)定的天線入網(wǎng)技術(shù)規(guī)范。
權(quán)利要求1．一種改善偏置拋物面天線交叉極化特性的波紋喇叭饋源，它包括波紋槽(19)結(jié)構(gòu)的雙模波紋喇叭(1)、腔蓋板(3)，其特征在于還包括由高次模傳播光壁圓波導(dǎo)(12)和高次模截止光壁圓波導(dǎo)(13)構(gòu)成的激勵器(2)，其中激勵器(2)的高次模傳播光壁圓波導(dǎo)(12)圓周壁上加工1至5個耦合腔(4)結(jié)構(gòu)，1至5個耦合腔(4)與高次模傳播光壁圓波導(dǎo)(12)圓周內(nèi)壁之間加工1至5個耦合孔(5)結(jié)構(gòu)，腔蓋板(3)用螺釘固定在耦合腔(4)上，激勵器(2)的高次模傳播光壁圓波導(dǎo)(12)和高次模截止圓波導(dǎo)(13)加工成整體結(jié)構(gòu)，雙模波紋喇叭(1)與激勵器(2)用螺釘固定連接，雙模波紋喇叭(1)加工成波紋槽(19)結(jié)構(gòu)，波紋槽(19)結(jié)構(gòu)內(nèi)口與激勵器(2)的高次模傳播光壁圓波導(dǎo)(12)輸出端口對接連接。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善偏置拋物面天線交叉極化特性的波紋喇叭饋源，其特征在于1至5個耦合腔(4)的每個耦合腔(4)的長度尺寸(6)為8至14毫米、寬度尺寸(7)為3至8毫米、深度尺寸(8)為1至6毫米，各個耦合腔(4)與耦合腔(4)之間的分布角度(11)為30至60度。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種改善偏置拋物面天線交叉極化特性的波紋喇叭饋源，其特征在于1至5個耦合孔(5)的每個耦合孔(5)的長度尺寸(9)為7至12毫米、寬度尺寸(10)為0.5至4毫米。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種改善偏置拋物面天線交叉極化特性的波紋喇叭饋源，其特征在于激勵器(2)的高次模傳播光壁圓波導(dǎo)(12)的波導(dǎo)管縱向長度尺寸(14)為20至38毫米，波導(dǎo)管直徑尺寸(15)為20至25毫米，高次模截止光壁圓波導(dǎo)(13)的波導(dǎo)管直徑尺寸(16)為16至19毫米。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種改善偏置拋物面天線交叉極化特性的波紋喇叭饋源，其特征在于雙模波紋喇叭(1)的第一個波紋槽(19)的槽深度尺寸(17)為9至12毫米、槽寬度尺寸(18)為2至5毫米。
專利摘要本實用新型公開了一種改善偏置拋物面天線交叉極化特性的波紋喇叭饋源,它由雙模波紋喇叭和由高次模傳播及截止光壁圓波導(dǎo)、耦合腔、耦合孔構(gòu)成的激勵器組成。利用雙模波紋喇叭中的主模HE
文檔編號H01Q13/00GK2462555SQ01201709
公開日2001年11月28日 申請日期2001年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月20日
發(fā)明者楊可忠, 李鵬圖, 王俊義, 周建寨, 陳茂友 申請人:信息產(chǎn)業(yè)部電子第五十四研究所