介質(zhì)填充圓波導(dǎo)圓極化天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種介質(zhì)填充圓波導(dǎo)圓極化天線，特別適用于寬帶、小型化口徑的波導(dǎo)圓極化天線。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)目標(biāo)的極化特性未知時，一般采用雙圓極化天線進(jìn)行接收。但是雙圓極化天線的極化隔離在寬頻帶內(nèi)往往不理想。天線構(gòu)成實(shí)現(xiàn)圓極化天線的最簡單方法是對兩個正交的偶極子單元極子天線饋電相位保持90°相位差。這種天線雖然在軸向圓極化軸比很好，但是在偏離軸向較大角度的圓極化軸比很差。眾所周知，波紋喇叭的平面和平面方向圖等化很好，可以在很寬的角度范圍內(nèi)產(chǎn)生很好的圓極化波瓣圖，因而被廣泛用作衛(wèi)星通信中的饋源。但是波紋喇叭的波束仍不夠?qū)挘荒軡M足寬波束的要求。并且饋電系統(tǒng)需要圓極化器，體積大。為了得到寬波束，必須縮小天線口徑。并且波紋喇叭形成的表面波可等效于在圓錐喇叭表面涂敷一層介質(zhì)。基于上述考慮，現(xiàn)有技術(shù)采用了一種介質(zhì)填充的圓波導(dǎo)天線?，F(xiàn)有技術(shù)的介質(zhì)填充波導(dǎo)圓極化天線的主要形式是金屬隔板型、波導(dǎo)切角型。這兩種形式的介質(zhì)填充波導(dǎo)圓極化天線，都是沿用空氣波導(dǎo)圓極化天線的圓極化技術(shù)。金屬隔板型是在填充介質(zhì)中心夾一塊多級階梯狀的金屬隔板實(shí)現(xiàn)圓極化，存在的主要問題是金屬隔板的加工和與填充介質(zhì)的粘合難度較大、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不便于加工；波導(dǎo)切角型是通過對方波導(dǎo)或圓波導(dǎo)切角從而改變波導(dǎo)對稱性實(shí)現(xiàn)圓極化，但切角波導(dǎo)及與之對應(yīng)的填充介質(zhì)加工復(fù)雜，并且由于波導(dǎo)不對稱不便與后端饋電連接。
[0003]在衛(wèi)星通信領(lǐng)域，單一極化方式已很難滿足電子設(shè)備的要求，圓極化天線的應(yīng)用就顯得十分重要。同時，隨著技術(shù)的發(fā)展，在越來越多的應(yīng)用場合要求天線小型化。在寬帶寬角掃描相控陣天線中要求減小天線單元的尺寸實(shí)現(xiàn)大角度掃描。適合上述應(yīng)用的常用天線形式是微帶天線，微帶天線的優(yōu)點(diǎn)是加工簡單、低剖面，但損耗大、圓極化帶寬窄。介質(zhì)填充波導(dǎo)天線也是一種常用的小型化天線形式，與微帶天線相比，具有效率高、頻帶寬、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好、易于一體化加工等優(yōu)點(diǎn)，但介質(zhì)填充波導(dǎo)天線實(shí)現(xiàn)圓極化的技術(shù)手段相對較少。
[0004]本發(fā)明提出了一種新型的介質(zhì)填充波導(dǎo)圓極化天線，在介質(zhì)棒上開一對徑向?qū)ΨQ的空氣槽實(shí)現(xiàn)圓極化，在介質(zhì)棒的饋電端和輻射端采用錐形漸變結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)匹配，利用介質(zhì)棒上的安裝法蘭將介質(zhì)棒固定在波導(dǎo)腔內(nèi)，天線結(jié)構(gòu)簡單、易于加工，特別適合作為一種口徑小型化的圓極化波導(dǎo)天線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、易于加工、易于裝配，可一體化加工完成，適用于口徑小型化、寬帶等應(yīng)用要求的新型介質(zhì)填充波導(dǎo)圓極化天線。
[0006]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種介質(zhì)填充波導(dǎo)圓極化天線，包括，帶有圓柱臺的波導(dǎo)腔體I和填充在波導(dǎo)腔體I內(nèi)的介質(zhì)棒2，其特征在于:波導(dǎo)腔體I由介質(zhì)圓波導(dǎo)和圓錐喇叭連接而成，該波導(dǎo)腔體I后端制有圓臺及其圓臺中心的矩形端面錐形漸變波導(dǎo)11，矩形端面錐形漸變波導(dǎo)過渡到圓波導(dǎo)腔12延伸段后連接圓錐喇叭13構(gòu)成天線饋電段，填充在波導(dǎo)腔體I中的介質(zhì)棒2尾部后段饋電端，制有圓錐漸變饋電匹配段21、前部前段輻射端，制有圓錐臺漸變過渡段構(gòu)成的輻射匹配段23，在位于介質(zhì)棒2中部的圓極化器22的圓柱體上制有一對徑向?qū)ΨQ的空氣槽24，以實(shí)現(xiàn)線極化轉(zhuǎn)圓極化功能。
[0007]本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果:
本發(fā)明采用一個獨(dú)立整體結(jié)構(gòu)的介質(zhì)棒2，并在其上開一對徑向?qū)ΨQ的空氣槽25實(shí)現(xiàn)圓極化，不需要再增加其他元件，便于加工，可一體化加工完成，加工精度高、一致性好。
[0008]在本發(fā)明中，饋電矩形波導(dǎo)到介質(zhì)填充圓波導(dǎo)的過渡結(jié)構(gòu)采用波導(dǎo)腔體漸變過渡和介質(zhì)棒漸變過渡相結(jié)合，大大減小了過渡長度，過渡結(jié)構(gòu)的匹配性能好、帶寬非常寬。
[0009]本發(fā)明將天線分成波導(dǎo)腔體I和介質(zhì)棒2兩個單獨(dú)元件，在介質(zhì)棒2和波導(dǎo)腔體I上分別設(shè)計特定的法蘭25和法蘭槽14，通過優(yōu)化法蘭的結(jié)構(gòu)和尺寸，可以達(dá)到對天線性能影響非常小的效果，通過該法蘭25和法蘭槽14將介質(zhì)棒2固定在波導(dǎo)腔體I內(nèi)，使結(jié)構(gòu)變得非常簡單、易于實(shí)現(xiàn)，并且可靠性好。
[0010]本發(fā)明采用包括饋電匹配段21、開一對空氣槽24的圓極化器22、輻射匹配段23、介質(zhì)棒安裝法蘭25所構(gòu)成的介質(zhì)棒2，介質(zhì)棒2采用高介電常數(shù)一般大于3的介質(zhì)材料，裝配在波導(dǎo)腔體I內(nèi)，大大減小了波導(dǎo)腔體I的口徑尺寸。在介質(zhì)棒2的圓極化器22上開一對徑向?qū)ΨQ的空氣槽24實(shí)現(xiàn)線極化轉(zhuǎn)圓極化功能，在介質(zhì)棒2的饋電端和輻射端采用錐形漸變結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)匹配，利用介質(zhì)棒2上的安裝法蘭25將介質(zhì)棒2固定在波導(dǎo)腔I內(nèi)，天線結(jié)構(gòu)簡單、易于加工。
[0011]由于介質(zhì)填充波導(dǎo)的輻射口徑大大減小，輻射匹配差，采用上述輻射結(jié)構(gòu)能達(dá)到良好的匹配性能，對匹配效果影響最大的結(jié)構(gòu)參數(shù)是介質(zhì)棒漸變輻射匹配段23突出輻射口的高度和頂部直徑，對這兩個參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化能達(dá)到最佳匹配效果。
[0012]介質(zhì)棒(2)通過安裝法蘭(25)將介質(zhì)棒(2)固定在波導(dǎo)腔(I)內(nèi)，固定結(jié)構(gòu)非常簡單并且精度高，控制法蘭的尺寸可以使天線性能幾乎不受影響。
[0013]本發(fā)明特別適合作為一種口徑小型化的圓極化波導(dǎo)天線。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明介質(zhì)填充圓波導(dǎo)圓極化天線的透視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是圖1的沿空氣槽所在平面的剖視圖。
[0016]圖3是波導(dǎo)腔體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4是介質(zhì)棒的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1波導(dǎo)腔體，2介質(zhì)棒，11矩形端面錐形漸變波導(dǎo)，12圓波導(dǎo)腔，13圓錐喇口八，14介質(zhì)棒安裝法蘭槽，21介質(zhì)棒饋電匹配段，22圓極化器，23輻射