双圆极化腔式天线制造技术

本实用新型专利技术公开了双圆极化腔式天线，该天线由辐射喇叭口1、上层介质板2、下层介质板3、水平极化探针4、垂直极化探针5、金属探针8、围框12和金属腔11组成。上层介质板2的上表面腐蚀形成有上极化金属条6，下层介质板3的下表面腐蚀形成有下极化金属条7，上极化金属条6的一端通过金属探针8与下极化金属条7的一端固定连接，上极化金属条6在下层介质板3的投影与下极化金属条7相垂直。本天线阻抗带宽大于20％，带宽内增益大于8.5dB，辐射效率大于80％，小于3dB的轴比带宽大于15％，端口隔离带宽内大于25％；整个天线结构简单、紧凑，辐射效率高，双圆极化辐射，可作为相控阵天线小尺寸辐射单元，实现波束的控制和扫描。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及卫星通信、微波通信领域中高效率圆极化阵列天线，该天线设计的技术主要包括：共口径双圆极化技术、高隔离度技术。
技术介绍
目前在通信频段越来越向高频段发展，尤其在Ku、Ka波段，其频率决定带宽比工作在L、S波段的天线，工作在此频段的要求天线具有尺寸小、增益高、点波束的特性，实现上述性能的天线主要有以下几种天线形式，但各有优缺点。1、波导缝隙天线：该形式天线是在波导宽边或窄边进行开缝，通常有行波、驻波两种阵列形式，但辐射单元缝隙的增益相对较低，通常只有7dB左右，由于为串馈形式，带宽内出现频扫现象，随着工作频率的增高，要求加工精度也越高，需借助较高的焊接工艺加工制造，成品率较低，导致成本较高。2、微带贴片天线，该天线形式具有轮廓低、可集成有源器件、可实现辐射单元与网络一体化设计的，但天线的介质损耗较大，且存在漏波效应，天线单元增益低、馈电网络损耗大，不利用实现高增益天线设计。3、反射面天线，该形式天线在Ka频段具有很好的射频性能，差损低、辐射效率高、实现圆极化辐射相对技术较为简单，但该形式天线物理尺寸较大，不适用在一些空间狭小的场合。4.透镜天线，该天线形式与反射面天线类似，通常采用馈源照射介质球、介质饼等，使波束聚焦，实现高增益照射的目的，但与反射面天线同样具有天线体积尺寸过大，无法实现波束调整的功能。
技术实现思路
本技术的目的在于避免上述
技术介绍
中的不足之处而提供一种双圆极化腔式天线，本技术的特点是，双圆极化辐射，损耗低，辐射效率高，高隔离度，结构紧凑。本技术是这样实现的：双圆极化腔式天线，包括辐射喇叭口1、上层介质板2、下层介质板3、水平极化探针4、垂直极化探针5、金属探针8、金属腔11和围框12；金属腔11的侧壁上设置有相互垂直的水平极化探针4和垂直极化探针5；辐射喇叭口1和围框12之间设置有上层介质板2，围框12和金属腔11之间设置有下层介质板3，上层介质板2的上表面腐蚀形成有上极化金属条6，下层介质板3的下表面腐蚀形成有下极化金属条7，上极化金属条6的一端通过金属探针8与下极化金属条7的一端固定连接，上极化金属条6在下层介质板3的投影与下极化金属条7相垂直，下极化金属条7在金属腔11底面的投影与水平极化探针4和垂直极化探针5的夹角均为45°。进一步地，所述的辐射喇叭口1、围框12和金属腔11均为圆形。进一步地，所述的辐射喇叭口1的内口径尺寸为0.6λ0，其中，λ0为中心频率对应的波长。进一步地，所述的上极化金属条6与下极化金属条7的尺寸相同，上极化金属条6的一端与辐射喇叭口1下表面的圆心相重合，另一端与辐射喇叭口1的内壁有间隔；上极化金属条6的长度为0.245λ0，宽度为0.035λ0。进一步地，所述的金属探针8为圆柱形，圆柱的直径为1mm，长度为0.15λ0。本技术与
技术介绍
比较有如下优点：1、本技术的一种双圆极化腔式天线，由圆形口辐射喇叭1、上层介质板2、下层介质板3、水平极化探针4、垂直极化探针5组成。天线阻抗带宽大于20％，带宽内增益大于8.5dB，辐射效率大于80％，小于3dB的轴比带宽大于15％，端口隔离带宽内大于25％。2、本技术整个天线结构简单、紧凑，辐射效率高，双圆极化辐射，可作为相控阵天线小尺寸辐射单元，实现波束的控制和扫描。附图说明图1是本技术三维结构示意图。图2是本技术的分层示意图。图3是本技术俯视示意图。具体实施方式参照图1、图2，图3，本技术由圆形辐射喇叭口1、上层介质板2、下层介质板3、水平极化探针4水平极化探针4、垂直极化探针5金属探针8、围框12和金属腔11组成。图1是本技术三维结构示意图，图2是本技术的分层示意图，给出了各部件间的相对位置关系及内部结构组成。圆形辐射喇叭口1位于天线最上层，其作用是接收、发射电磁信号，并按着一定的空间功率波束覆盖要求，实现方向图的设计。圆形辐射口可实现较高的辐射增益，极化纯度较高，其内口径尺寸为0.6λ0(λ0为中心频率对应的波长)。上层介质板2的上表面敷刻有上极化金属条6，下表面的敷铜全部腐蚀掉。上极化金属条6的一端位于圆形辐射喇叭口1下表面的圆心，另一端位于圆形辐射喇叭口1的内壁附近，与之不接触，其长度为0.245λ0，宽度为0.035λ0。下层介质板3的下表面敷刻有下极化金属条7，上表面的敷铜全部腐蚀掉。下极化金属条7与上极化金属条6的尺寸相同，且两极化金属条在投影面上呈90°夹角。上层介质板2和下层介质板3之间设置有圆柱形金属探针8，其作用是连通两极化金属条，使其电导通；圆柱的直径为1mm，长度为0.15λ0。金属腔11和下层介质板3之间设置有水平极化探针4和垂直极化探针5，其作用是激励器两个极化的信号；两个探针均从圆腔边缘指向圆心，二者的夹角为90°；下极化金属条7与两个探针在金属腔底面的投影呈45°夹角；两个探针的法兰均分别与金属腔的外壁固定，并使之紧密接触，良好导电；金属腔11位于天线的最底层，成圆型结构，其作用是使天线满足定向辐射，提高天线的辐射增益和效率。本天线采用螺钉压紧工艺，保证安装的精确度，确保两极化金属条与金属探针8的相对位置关系，这对圆极化性能影响相对较大。研究发现：按着上述天线结构尺寸配置，天线轴比小于2dB的
带宽为17.5％。，天线极化端口隔离带宽内大于25％。本技术工作原理如下：当发射信号时，发射机通过同轴接插件发射信号，发射信号在金属腔中激励其电场，下层介质板3下表面的下极化金属条7耦合到电流，一部分能量经过圆柱形金属探针8传输到上层板2上表面的上极化金属条6，两极化金属条在腔体中形成了两种极化的电场，二者正交且有一定的相位差，并在空间合成形成圆极化波。同理，另一个探针激励是形成另一种旋向的圆极化波，最终由圆形辐射喇叭口1辐射到自由空间。本文档来自技高网...

【技术保护点】
双圆极化腔式天线，包括辐射喇叭口(1)、围框(12)、金属腔(11)、水平极化探针(4)和垂直极化探针(5)，金属腔(11)的侧壁上设置有相互垂直的水平极化探针(4)和垂直极化探针(5)；其特征在于：还包括上层介质板(2)、下层介质板(3)和金属探针(8)，辐射喇叭口(1)和围框(12)之间设置有上层介质板(2)，围框(12)和金属腔(11)之间设置有下层介质板(3)，上层介质板(2)的上表面腐蚀形成有上极化金属条(6)，下层介质板(3)的下表面腐蚀形成有下极化金属条(7)，上极化金属条(6)的一端通过金属探针(8)与下极化金属条(7)的一端固定连接，上极化金属条(6)在下层介质板(3)的投影与下极化金属条(7)相垂直，下极化金属条(7)在金属腔(11)底面的投影与水平极化探针(4)和垂直极化探针(5)的夹角均为45°。

【技术特征摘要】
1.双圆极化腔式天线，包括辐射喇叭口(1)、围框(12)、金属腔(11)、水平极化探针(4)和垂直极化探针(5)，金属腔(11)的侧壁上设置有相互垂直的水平极化探针(4)和垂直极化探针(5)；其特征在于：还包括上层介质板(2)、下层介质板(3)和金属探针(8)，辐射喇叭口(1)和围框(12)之间设置有上层介质板(2)，围框(12)和金属腔(11)之间设置有下层介质板(3)，上层介质板(2)的上表面腐蚀形成有上极化金属条(6)，下层介质板(3)的下表面腐蚀形成有下极化金属条(7)，上极化金属条(6)的一端通过金属探针(8)与下极化金属条(7)的一端固定连接，上极化金属条(6)在下层介质板(3)的投影与下极化金属条(7)相垂直，下极化金属条(7)在金属腔(11)底面的投影与水平极化探针...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋长宏，
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