一種用于2.65GHz～2.91GHz頻段的四角錐喇叭陣列天線的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種2.65GHz～2.91GHz頻率范圍的較高增益四角錐喇叭陣列天線，在單個角錐喇叭天線設(shè)計與分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一個2×2的角錐喇叭天線陣列，并基于ANSOFT公司HFSS三維仿真軟件進行了仿真，仿真結(jié)果顯示：在2.65GHz～2.91GHz頻率范圍內(nèi)，天線增益為20.46dB，最大增益達到了21.15dB，波瓣寬度為11.4度，四個端口的駐波比均小于1.17，滿足指標要求。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單便于實現(xiàn)，便于運輸和操作調(diào)整，解決了饋電網(wǎng)絡的復雜性和難實現(xiàn)性。該天線在發(fā)射功率為600KW，饋線網(wǎng)絡損耗為0.2dB，天線罩損耗為0.2dB的條件下，距離天線口徑面7.5米左右處，場強大于8000V/m，能夠滿足增益大于18dB的要求，并留有一定余量。
【專利說明】-種用于2. 65GHz?2. 91GHz頻段的四角錐喇叭陣列天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及的是基本角錐喇叭天線，特別是一種高增益的四角錐喇叭陣列天 線。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著通信技術(shù)和衛(wèi)星導航的迅速發(fā)展，越來越多的業(yè)務將通過無線電波 的方式來進行，天線在無線電設(shè)備中的應用也越來越廣泛，天線一般做發(fā)射和接受電磁波 的部件。
[0003] 目前，在通信領(lǐng)域里，喇叭天線結(jié)構(gòu)研究已成熟。為實現(xiàn)2. 65GHz?2.91GHz 頻率范圍內(nèi)的工作帶寬，采用的喇叭天線結(jié)構(gòu)仍是傳統(tǒng)的獨立單元結(jié)構(gòu)。然而，由于在 2. 65GHz?2. 91GHz范圍內(nèi)，單個喇叭天線增益較低（約13dB左右），若希望喇叭天線在 2. 65GHz?2. 91GHz范圍內(nèi)達到18dB以上的增益，采用單個喇叭難以滿足增益要求，且采用 單個喇叭實現(xiàn)時其對應的喇叭口徑面較大，人工操作不便，難以滿足某些通信系統(tǒng)的需要， 因此，單個喇叭一般作為拋物面天線的饋源使用。為了在2. 65GHz?2. 91GHz范圍內(nèi)達到 18dB以上的增益，可采用由角錐喇叭組成的天線陣列；若采用更多的喇叭單元組合陣列， 雖然可以提高增益，但將使成本急劇增加，且增加饋電網(wǎng)路復雜性和損耗，從而影響效率， 本實用新型采用四個喇叭單元組成陣列天線結(jié)構(gòu)。與圓錐喇叭相比，角錐喇叭常使用矩形 波導饋電，矩形波導內(nèi)傳輸?shù)闹髂Ｊ荰E 1(I模；而圓錐喇叭一般使用圓波導饋電，圓形波導內(nèi) 傳輸?shù)闹髂Ｊ荰En模，TE1(I模比TE n模更容易實現(xiàn)，而且圓錐喇叭對于精度的要求相對較 高，加工制造成本也相對較高。
[0004] 綜上分析，在2. 65GHz?2. 91GHz頻率范圍內(nèi)，為滿足18dB以上的天線增益要求， 本實用新型采用四角錐喇叭陣列天線結(jié)構(gòu)，如圖（1)所示。具體內(nèi)容如下詳述。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實用新型的目的在于提供一種高增益的四角錐喇叭陣列天線，此天線能夠在 2. 65GHz?2. 91GHz頻率范圍內(nèi)，使能量集中到所需的方向，同時降低饋電的復雜性。有鑒 于此，本實用新型提供一種用于2. 65GHz?2. 91GHz頻段的四角錐喇叭陣列天線：
[0006] 一種用于2. 65GHz?2. 91GHz頻段的四角錐喇叭陣列天線，主要由四角錐喇叭 組成，其特征在于是由4個角錐喇叭組成，構(gòu)成2X2布局，喇叭單元間距為g = 9. 96? 10. 04mm，喇叭天線高度為hi = 399. 72?400. 28_，波端口高度為h2 = 99. 72? 100. 28mm。單元喇叭口徑外壁長度為A1 = 203. 72?204. 28mm，口徑外壁寬度為B1 = 183. 72?184. 28mm，口徑內(nèi)壁長度為al = 199. 76?200. 24mm，口徑內(nèi)壁寬度為bl = 179. 76?180. 24mm ;波導端口外壁長度為A2 = 75. 86?76. 42mm,端口外壁寬度為B2 = 37. 76?38. 32mm,端口內(nèi)壁長度為a2 = 71. 9?72. 38mm,端口內(nèi)壁寬度為b2 = 33. 8? 34. 28mm。
[0007] 我們分析了由微帶半波振子組成陣列的情況，要滿足電場強度要求，需要很多個 振子，天線口面也過大，重量也較大，人工操作十分不便，對于機動性要求較高的本產(chǎn)品來 說，有些不太適合。同時因為同軸網(wǎng)絡的復雜性，很多能量損失在網(wǎng)絡中了，設(shè)計不太合理。 可采用較少數(shù)量的大口徑喇叭組成?？梢源蟠蠼档途W(wǎng)絡的復雜性、并降低損耗，而場強下降 并不明顯。經(jīng)過分析，因為喇叭自身的方向圖波束寬度較窄，可以很好地抵消間距大引起的 柵板，總共四分喇叭可以比較靈活地組合，針對不同的需求，獲得不同的作用區(qū)域和場強。 單喇叭單元雖然長度比較長，但喇叭陣列總體重量并不大，可以分開移動，運輸過程中可 以放在方艙里面，因此最終選擇該方案。
[0008] 本實用新型由4個四角錐大口徑喇叭組成四喇叭陣列天線，構(gòu)成2X2布局（總饋 入口可采用一個大功率容量1分2等比功分器，輸出端連接2個中等功率容量1分2等比 功分器，以此實現(xiàn)對4個喇叭的等幅饋電）。四角錐喇叭天線組成結(jié)構(gòu)如附圖1所示。
[0009] 本實用新型的結(jié)構(gòu)尺寸為：
[0010]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于2. 65GHz?2. 91GHz頻段的四角錐喇叭陣列天線，主要由四角錐喇叭組成， 其特征在于是由4個角錐喇叭組成，構(gòu)成2X2布局，喇叭單元間距為g=9. 96?10. 04 mm， 喇叭天線高度為hl=399. 72?400. 28 mm,波端口高度為h2=99. 72?100. 28 mm ;單元喇 叭口徑外壁長度為Al=203. 72?204. 28 mm，口徑外壁寬度為Bl=183. 72?184. 28 mm，口 徑內(nèi)壁長度為al=199. 76?200. 24 mm，口徑內(nèi)壁寬度為bl=179. 76?180. 24 mm ;波導端 口外壁長度為42=75.86?76.42臟，端口外壁寬度為82=37.76?38.32臟，端口內(nèi)壁 長度為a2 =7L 9?72. 38mm,端口內(nèi)壁寬度為b2=33. 8?34. 28 mm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于2. 65GHz?2. 91GHz頻段的四角錐喇叭陣列天線， 其特征在于最佳尺寸，喇叭單元間距為g=l〇 mm，喇叭天線高度為hl=400 mm，波端口高度為 h2=100 mm ;單元喇叭口徑外壁長度為Al=204 mm，口徑外壁寬度為Bl=184 mm，口徑內(nèi)壁長 度為al=200 mm，口徑內(nèi)壁寬度為bl=180 mm;波導端口外壁長度為A2=76.14mm，端口外壁 寬度為B2=38. 04 mm,端口內(nèi)壁長度為a2=72. 14mm,端口內(nèi)壁寬度為b2=34. 04 mm。
【文檔編號】H01Q21/00GK204103045SQ201420174444
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】卜力, 楊維明, 楊武韜, 朱星宇, 邱桂霞, 彭菊紅 申請人:湖北大學