專利名稱：雙頻寬帶多功能小型化饋源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電磁場與電磁波技術領域，涉及一種雷達電子系統(tǒng)，特別涉及一種雙頻寬帶多功能小型化饋源。
背景技術：
低空和超低空飛行目標難以探測和跟蹤，是雷達面臨的四大威脅之一。在現(xiàn)有雷達系統(tǒng)中，低空補盲技術對于提高雷達的有效探測范圍非常有用。這種雷達系統(tǒng)所采用的天線一般工作在兩個頻段，每個頻段的波束覆蓋不同的俯仰空域。 反射面天線作為特性很好的高增益天線，在雷達系統(tǒng)中的應用非常廣泛。為了增大低空和超低空探測范圍，傳統(tǒng)的雷達系統(tǒng)采用兩個天線組成一個天線系統(tǒng)，每個天線覆蓋不同的空域，但是這種天線的結構復雜，給伺服系統(tǒng)的設計帶來了困難，同時成本也很高。隨著雷達功能需求的不斷增多，雙頻雙彎曲賦形反射面天線，即余割平方波束天線在這種雷達系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，這種天線由兩部分區(qū)域組成，一部分區(qū)域在俯仰面為余割平方賦形波束，在方位面為窄波束，另一部分區(qū)域在俯仰面為覆蓋低空角域的銳波束，而在方位面為窄波束，從而實現(xiàn)全空域的探測范圍。作為雙彎曲賦形反射面天線的饋源，輻射特性要好，體積要小，結構要牢固，一般采用喇叭天線作為饋源。為了能夠滿足雙彎曲賦形反射面天線不同區(qū)域的照射要求，傳統(tǒng)的雷達系統(tǒng)所采用的天線有兩種形式，一種形式由兩個天線組成一個天線系統(tǒng)，每一個天線覆蓋不同的空域，它的缺點是天線結構復雜，給伺服系統(tǒng)的設計帶來了困難，同時天線的成本也大大增加。另一種天線形式是由兩個饋源結合一個天線組成，由兩個饋源照射同一雙彎曲反射面天線形成所需要的次級波束。這種天線的缺點是饋源的結構尺寸相對天線比較大，遮擋也大，饋源的相位中心難以與雙彎曲賦形反射面天線的焦點一致，導致次級方向圖變差。
發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術中饋源的不足，本發(fā)明提供一種雙頻寬帶多功能小型化饋源，利用喇叭反射面天線的原理，將扇形喇叭和一個旋轉對稱拋物線反射壁的一部分結合在一起，基于幾何光學原理和極化柵對不同極化電磁波的反射與透射特性，設計出一種能夠同時實現(xiàn)雙頻段、正交極化、不同輻射波束指向功能的雙頻寬帶多功能小型化饋源。利用同一結構的輻射口徑產生不同頻段不同指向的兩個輻射波束，在俯仰面，兩個頻段的輻射波束具有一定的夾角，照射雙彎曲賦形反射面天線的不同區(qū)域，增大天線次級波束在俯仰空域的覆蓋范圍，以實現(xiàn)雷達系統(tǒng)中低空補盲技術的要求。其技術方案為—種雙頻寬帶多功能小型化饋源，包括反射壁I、反射壁2、激勵段3、偏置喇叭4、輻射段5 ;反射壁I和反射壁2為不同焦距，不同旋轉角的拋物曲線。所述的反射壁I和反射壁2是拋物曲線的一部分，I波段采用金屬拋物壁作為反射壁1，H波段采用極化柵柱組成的等效拋物壁作為反射壁2。進一步優(yōu)選，所述的極化柵柱為等間距金屬導體，且間距為九分之一工作波長。所述的激勵段3為31 X31mm的方波導。所述的偏置喇叭4的長臂6和短臂7是不對稱結構。所述的輻射段5，I波段在口徑部分做一張角形成E面喇叭作為輻射口徑，H波段采用放置在口徑內部的極化柵片8構成一個等效輻射口徑。進一步，所述的極化柵片8為等厚度等間距的金屬導體，且間距為九分之一工作波長。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為(1)本發(fā)明的技術方案可以同時滿足雙彎曲賦形反射面天線的雙頻段、正交極化、不同波束指向的要求；(2)本發(fā)明雙頻寬帶多功能小型化饋源易于調整饋源相位中心與雙彎曲賦形反射面天線焦點間的相對關系，實現(xiàn)次級波束的不同性能；(3)本發(fā)明抗干擾能力強，頻帶寬；(4)饋源對雙彎曲賦形反射面天線的遮擋小，引起的失配誤差小。
圖1是本發(fā)明的原理圖；圖2是本發(fā)明雙頻寬帶多功能小型化饋源結構正視剖面圖；圖3是本發(fā)明雙頻寬帶多功能小型化饋源口徑的幾何結構圖。
具體實施例方式下面結合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細地說明。本發(fā)明的工作原理如下本發(fā)明應用了喇叭反射面天線的工作原理，參照圖I所示的坐標系，拋物線的焦點置于坐標原點0，其焦軸在方向，此時，當沿波導傳播的波照射到拋物面上，經拋物面反射而形成輻射波束，其波束最大輻射方向沿-^方向，相位中心則近似在輻射口徑的中心。如果將拋物線的焦軸X以坐標系原點O為原點沿逆時針和順時針方向旋轉一個角度α和β，形成f oy'和X" oy"坐標，相應的拋物線參數(shù)選擇在X' oy'和X" oy"坐標系中，則在喇叭口徑不變的情況下，其波束最大輻射方向則指向和-P方向。利用這一原理，可以改變饋源的波束指向。另外激勵信號由輸入端口激勵饋源，對于不同極化的激勵信號，不同的拋物壁面反射結構產生了饋源不同的口徑場分布，從而得到不同要求的各自頻段輻射波束特性。本發(fā)明的具體實施例如下根據天線系統(tǒng)對饋源的要求，雙頻寬帶多功能小型化饋源的正視剖面圖如圖2所示。由于激勵端口要適應兩個頻段兩種極化形式，考慮到饋源喇叭方位面波束寬度要求，并且把工作模式限制在主模工作，激勵段3選擇31X31_的方波導，其直接與偏置喇叭4相連，I波段結構為圖中EBAC'，H波段結構為圖中EBAC。兩條拋物線反射壁的極坐標公式如下h波段p1= 1 +Cos(θ-a)、2*f1(1)[。。27] 1 波段Ρ2=1 + Π 奶⑵式中和f2為兩條拋物線的焦距，Θ為拋物線上的點與焦點的連線和X軸的夾角，α和β為兩條拋物線的旋轉角。本實施例中根據次級波束的要求我們取滿足指標要求的焦距，Θ角以及不同的旋轉角。極化柵柱從C'點開始，CC'為H波段的拋物線，實際應用中兩個波段共用CC'構成的金屬壁面。反射壁2的起始位置C確定不對稱結構偏置喇叭的長臂6和短臂7。反射壁I確定饋源的拋物線反射壁。圖3為饋源輻射口徑的幾何結構，I波段為E面喇叭結構，口徑的寬度為47mm，H波段采用平行放置于E面喇叭內部的極化柵片8構成等效輻射口徑，口徑寬度為31mm。滿足了天線不同頻段方位面方向圖的要求。最后采用鋁合金焊接結構滿足饋源的整體結構要求。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，本發(fā)明的保護范圍不限于此，可改變拋物線的焦距、起始角、旋轉角、以及輻射段的喇叭尺寸來實現(xiàn)不同頻段，不同波束指向的功能。任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明披露的技術范圍內，可顯而易見地得到的技術方案的簡單變化或等效替換均落入本發(fā)明的保護范圍內。
權利要求
1.一種雙頻寬帶多功能小型化饋源，包括反射壁(I)、反射壁(2)、激勵段(3)、偏置喇叭(4)、輻射段(5);其特征在于反射壁(I)和反射壁(2)為不同焦距，不同旋轉角的拋物曲線。
2.根據權利要求I所述的雙頻寬帶多功能小型化饋源，其特征在于所述的反射壁(I)和反射壁(2)是拋物曲線的一部分，I波段采用金屬拋物壁作為反射壁(1)，H波段采用極化柵柱組成的等效拋物壁作為反射壁(2)。
3.根據權利要求2所述的雙頻寬帶多功能小型化饋源，其特征在于所述的極化柵柱為等間距金屬導體，且間距為九分之一工作波長。
4.根據權利要求I所述的雙頻寬帶多功能小型化饋源，其特征在于所述的激勵段(3)為31 X 31mm的方波導。
5.根據權利要求I所述的雙頻寬帶多功能小型化饋源，其特征在于所述的偏置喇叭(4)的長臂(6)和短臂(7)是不對稱結構。
6.根據權利要求I所述的雙頻寬帶多功能小型化饋源，其特征在于所述的輻射段(5)，I波段在口徑部分做一張角形成E面喇叭作為輻射口徑，H波段采用放置在口徑內部的極化柵片(8)構成一個等效輻射口徑。
7.根據權利要求6所述的雙頻寬帶多功能小型化饋源，其特征在于所述的極化柵片(8)為等厚度等間距的金屬導體，且間距為九分之一工作波長。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙頻寬帶多功能小型化饋源，包括反射壁(1)、反射壁(2)、激勵段(3)、偏置喇叭(4)、輻射段(5)；反射壁(1)和反射壁(2)為不同焦距，不同旋轉角的拋物曲線。本發(fā)明具有抗干擾能力強、頻帶寬、饋源對雙彎曲賦形反射面天線的遮擋小、引起的失配誤差小的特點。
文檔編號H01Q5/00GK102629709SQ20121011712
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權日2012年4月20日
發(fā)明者傅光, 權婷, 鄭會利 申請人:西安電子科技大學