一种双圆极化天线单元及阵列天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种双圆极化天线单元及阵列天线，涉及电子信息传感领域。本实用新型专利技术阵列天线包括m×n个双圆极化天线单元和馈电网络；双圆极化天线单元包括辐射腔体、第一至第二圆极化波导辐射器、第一至第二波导腔体、第一至第二馈电端口和金属墙。本实用新型专利技术通过不同的金属隔板进行移相，能够覆盖高低两个频段，可用于雷达、通信、导航等增益较高，收发共用、定向性强的天线中，是一种高效率的收发双圆极化阵列天线，通过扩展还可用于电子波束扫描的圆极化相控阵天线。

【技术实现步骤摘要】

本技术设计涉及的领域为电子信息传感系统，可用于雷达、通信、导航等增益较高、定向性强的天线中，为一种高效率的收发双圆极化阵列天线，通过扩展，还可用于电子波束扫描的圆极化相控阵天线。
技术介绍
在电子信息系统中，传统圆极化阵列或者相控阵天线的形式有多种，但每一种天线形式具有各自的特色和优缺点，具体表现为以下特点：1、微带圆极化天线。微带圆极化天线为谐振型天线，圆极化实现方式为微扰、电桥与多端口馈电配合等方式。其中微扰方式容易实现，只需要在制作印制板时一体化完成，无需额外的配电部件，但其驻波比和轴比带宽较窄，辐射损耗大，不利于实现双圆极化和高效辐射；电桥和多端口馈电结合的圆极化实现方式可实现较大的辐射带宽，轴比特性好，但由于引入了额外的元器件，其制作相对复杂，也引入了额外的插入损耗。2、单端口辐射波导圆极化天线，这种天线非常适合进行圆极化信号的产生，且在一定的角度范围内轴比较小，实现方法简单，加工容易，但对于端口辐射方式不利于实现宽带特性和收发隔离，如果要实现，往往采用收发天线分置或者反向馈电实现，其复杂度大。3、利用极化栅实现圆极化。该种方式的圆极化信号实现技术较为简单，但这种方式引入了极化栅的插入损耗，且由于极化栅为谐振形式，不利于实现宽带轴比。
技术实现思路
本技术具有完全不同于上述几种圆极化宽波束阵列天线的实现思路，提供一种高效率、低损耗的双圆天线，克服以上天线中存在的各种缺点。为解决以上问题，本技术所采用的技术方案为：一种双圆极化天线单元，包括辐射腔体5、第一圆极化波导辐射器3、第二圆极化波导辐射器4、第一波导腔体11、第二波导腔体12、第一馈电端口7、第二馈电端口8和金属墙；辐射腔体5的上部且在内壁中心线上设置有第一圆极化波导辐射器3；金属墙包括主隔离墙9、两个副隔离墙6和金属块10，主隔离墙9位于辐射腔体5的两相对面之间且主隔离墙的长度与辐射腔体5的馈电端口长度相同；两个副隔离墙6位于主隔离墙9的同一侧且均与主隔离墙9相垂直，两个副隔离墙6的一端分别与主隔离墙9的两端一一对应相连接，两个副隔离墙6的另一端均与辐射腔体5的内壁相连接；两个副隔离墙6之间设置有金属块10，金属块10与主隔离墙9构成台阶状，金属块10的长度与两个副隔离墙6之间的距离相同；金属墙将辐射腔体5的下部分割成两部分，一部分为第一波导腔体11和第一馈电端口7，另一部分为第二波导腔体12和第二馈电端口8；金属块10、两个副隔离墙6和辐射腔体5的下部内壁围合形成第二波导腔体12；主隔离墙9与辐射腔体5的下部内壁围合形成第一波导腔体11；主隔离墙9的上表面设置有第一圆极化波导辐射器3；金属块10的上表面设置有与其长度相同的第二圆极化波导辐射器4。其中，第一圆极化波导辐射器3和第二圆极化波导辐射器4均为金属块状的金属隔板，第二圆极化波导辐射器4的最大高度低于第一圆极化波导辐射器3的底端；第二圆极化波导辐射器4的底端长度与金属块10相同。其中，所述的第一圆极化波导辐射器3位于辐射腔体5的中心线上，第二圆极化波导辐射器4位于其辐射腔体的中心线上；所述的辐射腔体由主隔离墙9、两个副隔离墙6和辐射腔体5的下部内壁围合形成。其中，每个副隔离墙6靠近辐射腔体5内壁的一侧均设置有凹槽。其中，第一圆极化辐射器3的顶端到主隔离墙9上表面的高度为0.67倍波长；第二圆极化辐射器4的顶端到第二馈电端口8的高度为1倍波长。其中，辐射腔体5的空腔中填充有介质。一种双圆极化阵列天线，包括m×n个双圆极化天线单元2和馈电网络，其中m，n均为大于1的自然数；所述的馈电网络为双层微带或双层波导形式，每一层分别与第一馈电端口7和第二馈电端口8一一对应相连接。本技术相比
技术介绍
具有如下优点：1、本技术采用金属波导有利于提高天线的辐射效率。2、本技术利用不同的金属隔板进行移相，且圆极化端口可自由选择，可根据不同的极化需求进行设计。3、本技术设计的天线阵列，不仅仅可以用于阵列天线，也可以根据需求，通过在金属波导内部填充介质，进行小型化，实现宽角波束扫描的相控阵天线，具有强的定向性，良好的天线波束、驻波比以及轴比性能。4、天线阵列的实现方式可多样化，机械加工、焊接、注塑、铸造等均可以实现该技术。附图说明图1是本技术的一种双圆极化阵列天线两维示意图。图2是本技术的一种双圆极化阵列天线的单元示意图。图3是本技术的一种双圆极化阵列天线的单元俯视图。图4为本技术的一种双圆极化阵列天线的单元仰视图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步详细的说明。参照图1至图4，一种双圆极化阵列天线1，包括m×n个双圆极化天线单元2和馈电网络，其中m，n均为大于1的自然数，双圆极化天线单元2包括辐射腔体5、第一圆极化波导辐射器3、第二圆极化波导辐射器4、第一波导腔体11、第二波导腔体12、第一馈电端口7和第二馈电端口8和金属墙。辐射腔体5内部设置有金属墙，金属墙包括主隔离墙9、两个副隔离墙6和金属块10，主隔离墙9、两个副隔离墙6和金属块10的底面均与辐射腔体5的辐射端口相持平；主隔离墙9位于辐射腔体5的两相对面之间且主隔离墙的长度与辐射腔体5的馈电端口长度相同；两个副隔离墙6位于主隔离墙9与对应的辐射腔体5的内壁之间，两个副隔离墙6的一端分别与主隔离墙9的两端一一对应相连接，两个副隔离墙6的另一端均与辐射腔体5的内壁相连接；两个副隔离墙6之间设置有金属块10，金属块10与主隔离墙9构成台阶状，金属块10的长度与两个副隔离墙6之间的距离相同。金属墙将辐射腔体5的下部分割成两部分，一部分为第一波导腔体11和第一馈电端口7，另一部分为第二波导腔体12和第二馈电端口8；金属块10、两个副隔离墙6和辐射腔体5的下部内壁围合形成第二波导腔体12；主隔离墙9与辐射腔体5的下部内壁围合形成第一波导腔体11。每个副隔离墙6靠近辐射腔体5内壁的一侧均设置有凹槽。第二圆极化波导辐射器4为一个台阶状的金属隔板，其最大高度低于第一圆极化波导辐射器3的底端。第二圆极化波导辐射器4位于金属块10的上表面且在其辐射腔体的中心线上，其长度相同与金属块10的长度相同。第二圆极化波导辐射器4台阶状外壁的下方设有第二辐射口8。第一圆极化波导辐射器3为多个金属台阶组成的金属膜片。第一圆极化波导辐射器3位于主隔离墙9的上表面且在辐射腔体5的中心线上。馈电网络为双层微带或波导形式，每一层分别与第一馈电端口7和第二馈电端口8相连接。将上述研制的双圆极化天线单元2进行组阵后，通过后端的馈电网路将其进行信号合成，并按照一定的规律实施矩形或者三角形排布，就可以实现阵列的设计和研制。以某频段圆极化阵列天线设计为例，说明该技术技术的创新性。设计的天线方案覆盖高低两个频段，倍频程为1.5，其中，辐射腔体5的口面尺寸为0.73倍波长相对于低频段，第一圆极化辐射器3为低频段的右旋圆极化信号形成部件，第二圆极化辐射器4为高频段的左旋圆极化信号形成部件，第一圆极化辐射器3的金属隔板的顶端到副隔离墙6的高度为0.67倍的波长相对于低频段，第二圆极化辐射器4金属隔板的顶端到第二馈电端口8的高度为1倍波长相对于高频段。采用该技术后可以将整个频段的信号通过一个辐射口输出，同时生成双圆极化，圆极化的轴比特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双圆极化天线单元，包括辐射腔体(5)和第一圆极化波导辐射器(3)；辐射腔体(5)的上部且在内壁中心线上设置有第一圆极化波导辐射器(3)，其特征在于：还包括第二圆极化波导辐射器(4)、第一波导腔体(11)、第二波导腔体(12)、第一馈电端口(7)、第二馈电端口(8)和金属墙；所述的金属墙包括主隔离墙(9)、两个副隔离墙(6)和金属块(10)，主隔离墙(9)位于辐射腔体(5)的两相对面之间且主隔离墙的长度与辐射腔体(5)的馈电端口长度相同；两个副隔离墙(6)位于主隔离墙(9)的同一侧且均与主隔离墙(9)相垂直，两个副隔离墙(6)的一端分别与主隔离墙(9)的两端一一对应相连接，两个副隔离墙(6)的另一端均与辐射腔体(5)的内壁相连接；两个副隔离墙(6)之间设置有金属块(10)，金属块(10)与主隔离墙(9)构成台阶状，金属块(10)的长度与两个副隔离墙(6)之间的距离相同；金属墙将辐射腔体(5)的下部分割成两部分，一部分为第一波导腔体(11)和第一馈电端口(7)，另一部分为第二波导腔体(12)和第二馈电端口(8)；金属块(10)、两个副隔离墙(6)和辐射腔体(5)的下部内壁围合形成第二波导腔体(12)；主隔离墙(9)与辐射腔体(5)的下部内壁围合形成第一波导腔体(11)；主隔离墙(9)的上表面设置有第一圆极化波导辐射器(3)；金属块(10)的上表面设置有与其长度相同的第二圆极化波导辐射器(4)。...

【技术特征摘要】
1.一种双圆极化天线单元，包括辐射腔体(5)和第一圆极化波导辐射器(3)；辐射腔体(5)的上部且在内壁中心线上设置有第一圆极化波导辐射器(3)，其特征在于：还包括第二圆极化波导辐射器(4)、第一波导腔体(11)、第二波导腔体(12)、第一馈电端口(7)、第二馈电端口(8)和金属墙；所述的金属墙包括主隔离墙(9)、两个副隔离墙(6)和金属块(10)，主隔离墙(9)位于辐射腔体(5)的两相对面之间且主隔离墙的长度与辐射腔体(5)的馈电端口长度相同；两个副隔离墙(6)位于主隔离墙(9)的同一侧且均与主隔离墙(9)相垂直，两个副隔离墙(6)的一端分别与主隔离墙(9)的两端一一对应相连接，两个副隔离墙(6)的另一端均与辐射腔体(5)的内壁相连接；两个副隔离墙(6)之间设置有金属块(10)，金属块(10)与主隔离墙(9)构成台阶状，金属块(10)的长度与两个副隔离墙(6)之间的距离相同；金属墙将辐射腔体(5)的下部分割成两部分，一部分为第一波导腔体(11)和第一馈电端口(7)，另一部分为第二波导腔体(12)和第二馈电端口(8)；金属块(10)、两个副隔离墙(6)和辐射腔体(5)的下部内壁围合形成第二波导腔体(12)；主隔离墙(9)与辐射腔体(5)的下部内壁围合形成第一波导腔体(11)；主隔离墙(9)的上表面设置有第一圆极化波导辐射器(3)；金属块(10)的上表面设置有与其长度相同的第二圆极化波...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩国栋，高冲，武伟，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：新型
国别省市：河北;13