本發(fā)明涉及探測(cè)天線技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種介質(zhì)罩波束賦形天線。

背景技術(shù)：

目前，常用的一般定向波束天線的輻射方向圖參見(jiàn)圖2虛線部分呈現(xiàn)軸向增益較高，在軸向兩側(cè)增益隨偏離角度增加，增益逐漸降低現(xiàn)象。在特定波束(±50°)范圍內(nèi)增益可實(shí)現(xiàn)1.5～2dB。公知的賦形寬波束天線包括同軸多模喇叭、雙臂螺旋、四臂螺旋等常見(jiàn)的天線類別。這些天線在測(cè)試中獲得的輻射方向圖雖然在波束寬度為±50°范圍內(nèi)能獲得增益高于3dB，但在偏離角度±15°范圍內(nèi)增益卻低于7dB。

在深空探測(cè)領(lǐng)域中，由于軌道位置需求，要求探測(cè)天線具有在特定波束(±50°)內(nèi)增益大于3dB，同時(shí)在±15°內(nèi)高于7dB的特性。因此上述目前公知的天線方案均無(wú)法滿足指標(biāo)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種介質(zhì)罩波束賦形天線。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種介質(zhì)罩波束賦形天線，包括：圓極化器、同軸多模喇叭、介質(zhì)罩；

所述同軸多模喇叭的扼流環(huán)套設(shè)于所述圓極化器的輸出端，且所述同軸多模喇叭的波導(dǎo)部分伸出該扼流環(huán)與所述介質(zhì)罩連接；

所述介質(zhì)罩包括同軸連接的連接座和罩體；所述連接座呈桶狀，所述罩體的外壁呈圓臺(tái)狀且小口徑端遠(yuǎn)離所述連接座，所述介質(zhì)罩通過(guò)所述連接座套接于所述同軸多模喇叭的所述波導(dǎo)部分上。

作為一種優(yōu)化方案，所述介質(zhì)罩的介電常數(shù)為3-4。

作為一種優(yōu)化方案，所述介質(zhì)罩的介電常數(shù)為3.5。

作為一種優(yōu)化方案，所述同軸多模喇叭伸出該扼流環(huán)的波導(dǎo)部分為圓柱形且設(shè)有外螺紋，所述介質(zhì)罩的所述連接座設(shè)有與所述外螺紋對(duì)應(yīng)的內(nèi)螺紋；

所述同軸多模喇叭的波導(dǎo)部分伸出該扼流環(huán)與所述介質(zhì)罩螺紋連接。

作為一種優(yōu)化方案，所述同軸多模喇叭的所述波導(dǎo)部分的直徑為27.78mm。

作為一種優(yōu)化方案，所述扼流環(huán)的內(nèi)徑為59.6mm～65mm，所述扼流環(huán)的軸向長(zhǎng)度為12mm～16mm。

作為一種優(yōu)化方案，所述同軸多模喇叭的所述波導(dǎo)部分伸出扼流環(huán)的軸向長(zhǎng)度為7.5mm～8.5mm。

作為一種優(yōu)化方案，所述連接座外徑為30.78mm，軸向高度為15mm，厚度為1.5mm；

所述罩體的大口徑端直徑為30.78mm，小口徑端的直徑為30mm，軸向高度為7mm～10.5mm，小口徑端的延伸錐角為86.81°～87.87°，厚度為0.5mm～1mm。

作為一種優(yōu)化方案，還包括同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器；所述同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述圓極化器的輸入端相連。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

本發(fā)明通過(guò)在同軸多模喇叭頂部加設(shè)介質(zhì)罩的方式對(duì)通過(guò)該同軸多模喇叭向外輻射的電磁波進(jìn)行特定的波束賦形，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)在在±15°波束范圍內(nèi)增益大于7dB，特定波束(±50°)內(nèi)增益大于3.4dB，實(shí)現(xiàn)了深空探測(cè)領(lǐng)域?qū)μ炀€的特定波束賦形增益要求。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見(jiàn)，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。附圖中：

圖1是可選的一種介質(zhì)罩波束賦形天線結(jié)構(gòu)；

圖2是典型的天線增益輻射方向曲線和本實(shí)施例加上介質(zhì)罩后的天線增益輻射方向曲線的對(duì)比圖。

圖中：1-圓極化器，2-同軸多模喇叭，3-介質(zhì)罩，4-同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器。

具體實(shí)施方式

下文結(jié)合附圖以具體實(shí)施例的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，還可以使用其他的實(shí)施例，或者對(duì)本文列舉的實(shí)施例進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能上的修改，而不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)。

在本發(fā)明提供的一種介質(zhì)罩波束賦形天線的實(shí)施例中，如圖1所示，包括：圓極化器(1)、同軸多模喇叭(2)、介質(zhì)罩(3)；

所述同軸多模喇叭(2)的扼流環(huán)套設(shè)于所述圓極化器(1)的輸出端，且所述同軸多模喇叭(2)的波導(dǎo)部分伸出該扼流環(huán)與所述介質(zhì)罩(3)連接；

所述介質(zhì)罩(3)包括同軸連接的連接座和罩體；所述連接座呈桶狀，所述罩體的外壁呈圓臺(tái)狀且小口徑端遠(yuǎn)離所述連接座，所述介質(zhì)罩(3)通過(guò)所述連接座套接于所述同軸多模喇叭(2)的所述波導(dǎo)部分上。

首先圓極化器將傳輸?shù)木€極化電磁波轉(zhuǎn)換為圓極化電磁波，通過(guò)同軸多模喇叭(2)實(shí)現(xiàn)一定增益輻射方向控制，然后在同軸多模喇叭(2)的波導(dǎo)口處連接介質(zhì)罩(3)。通過(guò)介質(zhì)罩(3)對(duì)同軸多模喇叭(2)波導(dǎo)口輻射的電磁波的折射作用賦形波束，提高特定波束內(nèi)增益指標(biāo)。在本實(shí)施例中，任何通過(guò)同軸多模喇叭(2)加載介質(zhì)罩(3)，通過(guò)介質(zhì)罩(3)的折射作用賦形波束的思想皆屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

作為一種實(shí)施例，所述介質(zhì)罩(3)的介電常數(shù)為3-4。本實(shí)施例中，所述介質(zhì)罩(3)的介電常數(shù)優(yōu)選為3.5。

所述同軸多模喇叭(2)伸出該扼流環(huán)的波導(dǎo)部分為圓柱形且設(shè)有外螺紋，所述介質(zhì)罩(3)的所述連接座設(shè)有與所述外螺紋對(duì)應(yīng)的內(nèi)螺紋；

所述同軸多模喇叭(2)的波導(dǎo)部分伸出該扼流環(huán)與所述介質(zhì)罩(3)螺紋連接。

所述同軸多模喇叭(2)的所述波導(dǎo)部分的直徑為27.78mm。

作為一種實(shí)施例，所述扼流環(huán)的內(nèi)徑為59.6mm～65mm，所述扼流環(huán)的軸向長(zhǎng)度為12mm～16mm。

作為一種實(shí)施例，所述同軸多模喇叭(2)的所述波導(dǎo)部分伸出扼流環(huán)的軸向長(zhǎng)度為7.5mm～8.5mm。

作為一種實(shí)施例，所述連接座外徑為30.78mm，軸向高度為15mm，厚度為1.5mm；

所述罩體的大口徑端直徑為30.78mm，小口徑端的直徑為30mm，軸向高度為7mm～10.5mm，小口徑端的延伸錐角為86.81°～87.87°，厚度為0.5mm～1mm。

作為一種實(shí)施例，介質(zhì)罩(3)波束賦形天線還包括同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器(4)；所述同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器(4)的輸出端與所述圓極化器(1)的輸入端相連。

在一種實(shí)施例中，各部件的尺寸根據(jù)不同要求采用以下范圍：同軸多模喇叭(2)波導(dǎo)口面直徑為Ф27.78mm、扼流環(huán)內(nèi)徑為59.6mm～65mm，扼流環(huán)軸向長(zhǎng)度為12mm～16mm，扼流環(huán)頂部距離波導(dǎo)口面為7.5mm～8.5mm。介質(zhì)罩(3)分為兩部分：下半部分為連接座，直徑為30.78mm，軸向高度為15mm，厚度為1.5mm；上半部分為罩體，底部是直徑為30.78mm的大口徑端，頂部是直徑為30mm的小口徑端，軸向高度為7mm～10.5mm，小口徑端對(duì)應(yīng)錐角為86.81°～87.87°形成圓臺(tái)外壁的傾斜程度，罩體的厚度為0.5mm～1mm，所述介質(zhì)罩(3)安裝起點(diǎn)在所述同軸多模喇叭(2)的波導(dǎo)部分口面下方13mm～15mm處。

本實(shí)施例中天線的電接口包括：SMA/TNC型標(biāo)準(zhǔn)高頻插座或者采用標(biāo)準(zhǔn)圓波導(dǎo)或矩形波導(dǎo)接口，機(jī)械安裝接口根據(jù)需要確定。

圖2是典型的天線增益輻射方向曲線和本實(shí)施例加上介質(zhì)罩(3)后的天線增益輻射方向曲線的對(duì)比圖，虛線為無(wú)介質(zhì)罩(3)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的天線增益輻射方向曲線，而實(shí)線是本實(shí)施例加上介質(zhì)罩(3)后的天線增益輻射方向曲線。在±50°波束內(nèi)實(shí)現(xiàn)賦形方向圖，±15°波束范圍內(nèi)提高增益。本發(fā)明通過(guò)不同的結(jié)構(gòu)尺寸，可達(dá)到不同的電性能要求，實(shí)現(xiàn)提高特定波束內(nèi)增益功能。

下面以X頻段特定賦形天線為例，進(jìn)一步描述本發(fā)明的一種可選實(shí)施例。該天線方向圖指標(biāo)要求為：在±50°波束范圍內(nèi)增益大于3dB，±15°大于7dB。

X頻段特定賦形天線為例的實(shí)施例中，天線同軸多模喇叭(2)波導(dǎo)口徑為27.78mm，扼流環(huán)口徑為59.6mm，扼流環(huán)在軸向的長(zhǎng)度為12mm，扼流環(huán)頂部距離波導(dǎo)口面為7.5mm，介質(zhì)罩(3)分為兩部分：下半部分直徑為30.78mm，高度為15mm，厚度為1.5mm；上半部分為圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，底部直徑為30.78mm，頂部直徑為30mm，高度為10.5mm，因?yàn)閳A臺(tái)可以理解為的截頭圓錐，本實(shí)施例中的該圓臺(tái)則為錐角為87.87°的截頭圓錐，厚度為0.5mm，所述介質(zhì)罩(3)安裝起點(diǎn)在所述同軸多模喇叭(2)的口面下方15mm處。

本發(fā)明實(shí)施例的測(cè)試結(jié)果：天線在規(guī)定的±50°角度增益大于3.5dB，軸向增益大于8dB，天線外形尺寸Φ65mm×120mm、天線重量0.28kg。

本發(fā)明通過(guò)同軸多模喇叭(2)加介質(zhì)罩(3)方式取得了在±15°波束范圍內(nèi)提高增益目的有益成果。經(jīng)測(cè)試，本發(fā)明天線在±15°波束范圍內(nèi)增益大于7dB，特定波束(±50°)內(nèi)增益大于3.4dB，實(shí)現(xiàn)了天線的特定波束賦形增益要求。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)這些特征和實(shí)施例進(jìn)行各種改變或等同替換。另外，在本發(fā)明的教導(dǎo)下，可以對(duì)這些特征和實(shí)施例進(jìn)行修改以適應(yīng)具體的情況及材料而不會(huì)脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明不受此處所公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制，所有落入本申請(qǐng)的權(quán)利要求范圍內(nèi)的實(shí)施例都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。