左右旋圓極化短背射天線的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供的左右旋圓極化短背射天線，包括一面設(shè)為主反射面的盤狀天線底板，所述天線底板的另一面安置包括極化電橋、腔體濾波器以及低噪聲放大器構(gòu)成的饋電網(wǎng)絡(luò)；所述主反射面的中央通過軸向延伸的中柱固定與主反射面相對的副反射面，所述副反射面的面積小于主反射面，且與主反射面的間距為預(yù)定電磁波半波長的整數(shù)倍。本實(shí)用新型還具有構(gòu)成簡潔、結(jié)構(gòu)緊湊、相位調(diào)控方便等優(yōu)點(diǎn)，十分適用于遙測地面站中S波段射頻信號接收和發(fā)送,以及將線極化波轉(zhuǎn)換為左右旋兩路圓極化信號，以保證遙測基帶板卡的正常解調(diào)處理。
【專利說明】
左右旋圓極化短背射天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種天線，尤其是一種左右旋圓極化短背射天線，屬于遙感測控
技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 短背射天線、改進(jìn)型短背射天線、左右旋圓極化短背射天線具有結(jié)構(gòu)簡單、輻射效 率高、易于獲得圓極化等優(yōu)點(diǎn)，因此除了主要用在無線電領(lǐng)域，遙控遙測、通信、雷達(dá)等設(shè)備 中之外，在航空航天、陸地、船艦上都獲得廣泛應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中，基本的短背射天線缺乏 適當(dāng)?shù)酿侂娋W(wǎng)絡(luò)，因此很難實(shí)現(xiàn)左右旋圓極化波的接收。業(yè)界應(yīng)用較多的長度不一、90°相 位差的對稱兩振子對于振子長度的要求高，調(diào)試過程中很難準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)90°相位差，所以背射 天線大多是線極化形式。而該種形式極易在傳輸環(huán)境中發(fā)生極化偏轉(zhuǎn)并造成衰減，尤其是 無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)左、右旋圓極化工作，因此基本的短背射天線不適用于對天線抗干擾和防雨 霧能力要求較高的場合。
[0003] 檢索發(fā)現(xiàn)，申請?zhí)枮?00710176520.8的實(shí)用新型專利公開了一種帶有螺旋饋源的 圓極化短背射天線，該實(shí)用新型雖然使用螺旋天線和饋點(diǎn)調(diào)配裝置實(shí)現(xiàn)了天線的寬頻帶和 圓極化，但僅能實(shí)現(xiàn)一種圓極化波接收，饋電系統(tǒng)過于簡單、無法實(shí)現(xiàn)雙極化波接收。
[0004] 申請?zhí)枮?00910091652.X和201010129681.3的發(fā)明專利分別公開了一種微帶激 勵(lì)的低副瓣喇叭天線和一種用于寬角掃描相控陣的雙圓極化寬帶天線輻射單元。此兩項(xiàng)發(fā) 明并不不屬于嚴(yán)格意義上的短背射天線，前者在饋源上采用微帶激勵(lì)輻射，實(shí)現(xiàn)了喇叭天 線和圓極化饋源的一體化，雖然在喇叭天線中引入了饋電網(wǎng)絡(luò)，但需要依靠微帶輻射器實(shí) 現(xiàn)兩個(gè)饋點(diǎn)端口輸入信號相位差90°，而微帶輻射器一旦做成，難以調(diào)節(jié)90°相位差。后者將 輻射單元應(yīng)用于寬角掃描相控陣中，靠饋源實(shí)現(xiàn)雙極化，要求兩輸入端口為對稱結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn) 方式技術(shù)復(fù)雜，難以應(yīng)用于短背射天線。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的在于:針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的主要問題，提出一種增益較高、 調(diào)控方便、結(jié)構(gòu)緊湊的左右旋圓極化短背射天線，從而切實(shí)滿足對抗干擾等性能要求較高 的場合。
[0006] 為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型的左右旋圓極化短背射天線，包括一面設(shè)為主反 射面的盤狀天線底板，其特征在于:所述天線底板的另一面安置包括極化電橋、腔體濾波器 以及低噪聲放大器構(gòu)成的饋電網(wǎng)絡(luò);所述主反射面的中央通過軸向延伸的中柱固定與主反 射面相對的副反射面，所述副反射面的面積小于主反射面，且與主反射面的間距為電磁波 半波長的整數(shù)倍;所述主反射面的周圍固定環(huán)邊;所述中柱固定位于主反射面和副反射面 之間徑向延伸的一對水平振子和一對垂向振子;所述一對水平振子和一對垂向振子分別親 合到所述極化電橋的〇度和90度輸入端口，所述極化電橋的左、右輸出端分別通過腔體濾波 器和低噪聲放大器輸出左、右旋圓極化信號。
[0007] 本實(shí)用新型進(jìn)一步限定的技術(shù)方案為：
[0008] 進(jìn)一步的，一對水平振子、一對垂向振子的長度之和均為(0.46-0.50)λ，且所述一 對水平振子之間以及一對垂向振子之間的饋電點(diǎn)間隔均為S= (0.02-0.05)λ;其中：λ為電 磁波波長。
[0009] 進(jìn)一步的，所述腔體濾波器包括第一腔體濾波器、第二腔體濾波器，所述低噪聲放 大器包括第一低噪聲放大器和第二低噪聲放大器，所述極化電橋由所述一對水平振子和一 對垂向振子收到的兩個(gè)等幅且具有90°相位差的信號之一傳輸至第一腔體濾波器和第一低 噪聲放大器，另一傳輸至第二腔體濾波器和第二低噪聲放大器。
[0010] 進(jìn)一步的，所述主反射面的直徑為(2.28-2.35)λ，邊環(huán)的高度為(0.47-0·52)λ。
[0011] 進(jìn)一步的，還包括套設(shè)在中柱上的用于固定所述一對水平振子和一對垂向振子的 振子壓軸。
[0012] 進(jìn)一步的，所述振子壓軸分包括左右兩部分，每部分端部分別開設(shè)十字形半槽口， 所述一對水平振子和一對垂向振子分別置于其中一半槽口后，另一部分的槽口與其合并夾 緊并通過連接件固定。
[0013] 進(jìn)一步的，所述一對水平振子和一對垂向振子的末端均開設(shè)半徑為的 半圓孔。
[0014]進(jìn)一步的，所述半圓孔口內(nèi)填充有與焊線焊接一起的焊錫。
[0015] 進(jìn)一步的，還包括固定安裝在主反射面上用于保護(hù)振子的玻璃鋼罩。
[0016] 進(jìn)一步的，所述副反射面采用直徑為(0.48-0.5)λ的圓形鋁片。
[0017] 進(jìn)一步的，所述極化電橋?yàn)?dB電橋，工作頻率2. OGHz-4.0GHz。
[0018] 本實(shí)用新型以十字交叉的水平和垂向振子作為饋源，當(dāng)電磁波在邊環(huán)內(nèi)的主反射 面和副反射面之間來回振動多次反射過程中，由于兩反射面之間的距離為預(yù)定電磁波半波 長的整數(shù)倍，因此定向輻射能量則沿軸向成駐波場分布，雜散能量則超越副反射面向外輻 射(可以認(rèn)為副反射面起到了引導(dǎo)作用），結(jié)果本實(shí)用新型各主要構(gòu)成部分合理組合形成了 漏腔諧振器，使其定向輻射能量加強(qiáng)而雜散能量減弱，因此獲得較高增益和較低旁瓣。此 外，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型還具有構(gòu)成簡潔、結(jié)構(gòu)緊湊、相位調(diào)控方便等優(yōu)點(diǎn)，十分適 用于遙測地面站中S波段射頻信號接收和發(fā)送，以及將線極化波轉(zhuǎn)換為左右旋兩路圓極化 信號，以保證遙測基帶板卡的正常解調(diào)處理。
【附圖說明】
[0019] 下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0020] 圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖2為圖1的側(cè)視圖。
[0022]圖3中的饋電網(wǎng)絡(luò)的原理圖。
[0023]圖4中為本實(shí)用新型振子壓軸的左部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5為振子及其焊線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖6為振子的結(jié)構(gòu)不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 實(shí)施例一
[0027] 本實(shí)施例的左右旋圓極化短背射天線，如圖1所示:包括一面設(shè)為主反射面1的盤 狀天線底板，天線底板的另一面安置包括極化電橋7、腔體濾波器8以及低噪聲放大器9構(gòu)成 的饋電網(wǎng)絡(luò)；如圖2所示:主反射面1的中央通過軸向延伸的中柱5固定與主反射面1相對的 副反射面4,副反射面4的面積小于主反射面1，且與主反射面1的間距為預(yù)定電磁波半波長 的整數(shù)倍;主反射面1的周圍固定環(huán)邊6;中柱5固定位于主反射面和副反射面之間徑向延伸 的一對水平振子和一對垂向振子2; -對水平振子和一對垂向振子分別親合到極化電橋7的 〇度和90度輸入端口，極化電橋7的左、右輸出端分別通過腔體濾波器8和低噪聲放大器9輸 出左、右旋圓極化信號。
[0028] 一對水平振子和一對垂向振子的總長度分別為0.48λ，且一對水平振子之間、一對 垂向振子之間的饋電點(diǎn)間隔均為S = 0.03A;其中：λ為電磁波波長;通過擰動振子可以調(diào)整 振子間距(饋電點(diǎn)間隔S)。主反射面的直徑為2.3λ，邊環(huán)的高度為〇.5λ。本實(shí)用新型還包括 固定安裝在主反射面1上用于保護(hù)振子的玻璃鋼罩3用于保護(hù)饋源。副反射面4采用直徑為 〇.5λ的圓形鋁片。
[0029]如圖3所示:饋電網(wǎng)絡(luò)包括極化電橋7,極化電橋是個(gè)四端口網(wǎng)絡(luò)，它的特性是兩個(gè)輸入、 兩個(gè)輸出，兩輸入分別為Α、Β，則兩端口輸出分別為含、夂氣 兩輸入端口相互隔離，兩輸出端口平分輸入功率各50%，并且輸出信號相位相差90°。所述 極化電橋7的0度和90度端口的輸入端口 A、B將輸入信號分為兩個(gè)等幅且具有90°相位差的 信號后分別傳輸至腔體濾波器8;所述腔體濾波器8濾除雜波后將信號分別傳輸至低噪聲放 大器9。
[0030] 由于輸入的兩個(gè)射頻信號相同A = B，那么輸出為左旋圓極化波和右旋圓極化波， 以上采用合成的方法實(shí)現(xiàn)左、右旋圓極化波的接收；電場的水平分量和垂直分量振幅相等， 相位相差90°或270°，可以得到圓極化。得到合成的左、右旋圓極化信號后，經(jīng)腔體濾波器濾 除雜波，主要是濾除S波段以外的信號。低噪聲放大器對射頻信號放大，兩路輸出。
[0031] 極化電橋7的工作頻率2. OGHz-4.0GHz，這里用到的極化電橋是3dB電橋，3dB電橋 也叫同頻合路器，是通信系統(tǒng)中常用的無源器件，尤其是在射頻、微波電路與系統(tǒng)中應(yīng)用廣 泛，采用Anaren型號：10016-3。它能夠沿傳輸線路某一確定方向上對傳輸功率連續(xù)取樣，能 將一個(gè)輸入信號分為兩個(gè)互為等幅且具有90°相位差的信號。
[0032] 本實(shí)用新型還包括套設(shè)在中柱5上的用于固定一對水平振子和一對垂向振子的振 子壓軸10。如圖4所示:振子壓軸10分包括左右兩部分，每部分端部分別開設(shè)十字形半槽口 10-1，一對水平振子和一對垂向振子分別置于其中一半槽口后，另一部分的槽口與其合并 夾緊并通過連接件固定。
[0033] 如圖5、6所不:一對水平振子和一對垂向振子2的末端均開設(shè)半徑為0.75mm的半圓 孔2-1。半圓孔口內(nèi)填充有與焊線2-2焊接一起的焊錫，既美觀又防止焊接毛刺繼而造成電 磁泄漏。
[0034] 腔體濾波器8的工作頻率2180MHz~2420MHz，用于濾除雜波。
[0035]低噪聲放大器9的工作頻率2200MHz-2400MHz，一般用作各類無線電接收機(jī)的高頻 或中頻前置放大器，以及高靈敏度電子探測設(shè)備的放大電路。在放大微弱信號的場合，放大 器自身的噪聲對信號的干擾可能很嚴(yán)重，因此希望減小這種噪聲，以提高輸出的信噪比。
[0036] 本實(shí)用新型滿足以下技術(shù)指標(biāo):工作頻段:2200~2400MHz;增益：彡15dBi ;半功率 波束寬度：彡22° ;第一副瓣電平:-14dB;天線駐波比：< 1.5;接口形式:SMA座;極化方式： 左、右旋圓極化。
[0037] 除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變 換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 左右旋圓極化短背射天線，包括一面設(shè)為主反射面（1)的盤狀天線底板，其特征在 于:所述天線底板的另一面安置包括極化電橋、腔體濾波器以及低噪聲放大器構(gòu)成的饋電 網(wǎng)絡(luò);所述主反射面（1)的中央通過軸向延伸的中柱(5)固定與主反射面（1)相對的副反射 面(4)，所述副反射面(4)的面積小于主反射面（1)，且與主反射面（1)的間距為電磁波半波 長的整數(shù)倍;所述主反射面(1)的周圍固定環(huán)邊(6);所述中柱(5)固定位于主反射面和副反 射面之間徑向延伸的一對水平振子和一對垂向振子(2);所述一對水平振子和一對垂向振 子分別耦合到所述極化電橋的〇度和90度輸入端口，所述極化電橋的左、右輸出端分別通過 腔體濾波器和低噪聲放大器輸出左、右旋圓極化信號。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的左右旋圓極化短背射天線，其特征在于:所述腔體濾波器包括 第一腔體濾波器、第二腔體濾波器，所述低噪聲放大器包括第一低噪聲放大器和第二低噪 聲放大器，所述極化電橋由所述一對水平振子和一對垂向振子收到的兩個(gè)等幅且具有90° 相位差的信號之一傳輸至第一腔體濾波器和第一低噪聲放大器，另一傳輸至第二腔體濾波 器和第二低噪聲放大器。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的左右旋圓極化短背射天線，其特征在于:一對水平振子的總長 度和一對垂向振子的總長度相等，均為(0.46-0.50)λ，且所述一對水平振子之間以及一對 垂向振子之間的饋電點(diǎn)間隔均為S =( 0.02-0.05) λ; λ為電磁波波長。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的左右旋圓極化短背射天線，其特征在于:所述主反射面的直徑 為(2.28-2.35)人，邊環(huán)的高度為(0.47-0.52)入。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的左右旋圓極化短背射天線，其特征在于:還包括套設(shè)在中柱上 的用于固定所述一對水平振子和一對垂向振子的振子壓軸。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的左右旋圓極化短背射天線，其特征在于:所述振子壓軸分包括 左右兩部分，每部分端部分別開設(shè)十字形半槽口，所述一對水平振子和一對垂向振子分別 置于其中一半槽口后，另一部分的槽口與其合并夾緊并通過連接件固定。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的左右旋圓極化短背射天線，其特征在于:所述一對水平振子和 一對垂向振子的末端均開設(shè)半徑為0.5-lmm的半圓孔。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的左右旋圓極化短背射天線，其特征在于:所述半圓孔口內(nèi)填充 有與焊線焊接一起的焊錫。9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的左右旋圓極化短背射天線，其特征在于:還包括固定 安裝在主反射面上用于保護(hù)振子的玻璃鋼罩。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的左右旋圓極化短背射天線，其特征在于:所述副反射面采用 直徑為(0.48-0.5)λ的圓形鋁片。
【文檔編號】H01Q15/14GK205646133SQ201620341383
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】岳靜, 劉進(jìn)江, 張目, 王國良, 王志超, 黃飛, 黃新春, 奚廣建
【申請人】航天晨光股份有限公司